WO2013140543A1 - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

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WO2013140543A1
WO2013140543A1 PCT/JP2012/057156 JP2012057156W WO2013140543A1 WO 2013140543 A1 WO2013140543 A1 WO 2013140543A1 JP 2012057156 W JP2012057156 W JP 2012057156W WO 2013140543 A1 WO2013140543 A1 WO 2013140543A1
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electric motor
engine
clutch
rotating element
differential mechanism
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PCT/JP2012/057156
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English (en)
French (fr)
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高橋 史
丸山 智之
博章 清上
智 笠舞
弘記 上野
宮川 武
憲弘 山村
義隆 鈴木
祐紀 桑本
智仁 大野
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トヨタ自動車株式会社
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    • Y10S903/903Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/93Conjoint control of different elements

Definitions

  • the present invention relates to an improvement of a drive control device for a hybrid vehicle.
  • a hybrid vehicle including at least one electric motor that functions as a drive source is known.
  • this is the vehicle described in Patent Document 1.
  • the brake is provided to fix the output shaft of the internal combustion engine to the non-rotating member, and according to the traveling state of the vehicle. By controlling the engagement state of the brake, it is possible to improve the energy efficiency of the vehicle and to travel according to the driver's request.
  • JP 2008-265600 A Japanese Patent No. 4038183
  • the present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a drive control device for a hybrid vehicle that realizes a suitable start of the engine.
  • the gist of the first aspect of the present invention is that a first differential mechanism and a second differential mechanism having four rotating elements as a whole, and these four rotating elements are respectively connected.
  • An element is selectively connected via a clutch, and the rotating element of the first differential mechanism or the second differential mechanism to be engaged by the clutch is selected via a brake for a non-rotating member.
  • the hybrid vehicle drive control device is characterized in that the engine is started by the output torque of the second electric motor in a state where reaction force is taken by the first electric motor and the second electric motor.
  • the first differential mechanism and the second differential mechanism having four rotation elements as a whole, the engine, the first electric motor, Two electric motors and an output rotating member, and one of the four rotating elements is selected by selecting the rotating element of the first differential mechanism and the rotating element of the second differential mechanism via a clutch.
  • the rotating element of the first differential mechanism or the second differential mechanism to be engaged by the clutch is selectively connected to the non-rotating member via a brake. Since the engine is started by the output torque of the second electric motor in a state where the reaction force is taken by the first electric motor and the second electric motor, the drive control device, for example, a failure of the first electric motor. Even in such, it is possible to perform the start-up of suitably the engine by cranking of the second electric motor. That is, it is possible to provide a drive control device for a hybrid vehicle that realizes a suitable start of the engine.
  • the gist of the second invention subordinate to the first invention is that the clutch is engaged and the brake is released, and the engine is started by the output torque of at least one of the first motor and the second motor. Is to do. In this case, for example, by performing the cranking in cooperation with the first motor and the second motor, the resonance point of the drive system can be quickly passed through, and the engine start shock can be reduced. .
  • the gist of the third invention according to the first invention is that when the first motor fails, the clutch is engaged and the brake is released, and the engine is exclusively driven by the output torque of the second motor. Is started. If it does in this way, even at the time of failure of the 1st electric motor, etc., the engine can be started suitably by cranking of the 2nd electric motor.
  • the gist of the fourth invention subordinate to the first invention is that the torque required for cranking the engine cannot be output by either the first motor or the second motor. Is idled to increase its rotational speed, and then the engine is started by engaging the clutch. In this way, by performing cranking using the output torque due to the rotational inertia of the second motor, it is preferable even when the output torque of the second motor is limited, such as when the battery SOC decreases. The engine can be started.
  • the gist of the fifth invention subordinate to the fourth invention is that after the rotational speed of the second electric motor is increased to a prescribed rotational speed corresponding to the inertial force necessary for cranking the engine, The engine is started by engaging the clutch. If it does in this way, cranking at the time of engine starting can be performed in a practical form using the output torque by the rotation inertia of the 2nd above-mentioned electric motor.
  • the gist of the sixth invention subordinate to the first invention, the second invention, the third invention, the fourth invention, and the fifth invention is that the first differential mechanism is connected to the first motor.
  • the second differential mechanism is connected to the second electric motor.
  • a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element connected to each other, and one of the second rotating element and the third rotating element is connected to the third rotating element in the first differential mechanism;
  • the clutch includes a second rotation element in the first differential mechanism and a third rotation in the first differential mechanism among the second rotation element and the third rotation element in the second differential mechanism.
  • the brake includes a rotating element that is not connected to the third rotating element in the first differential mechanism among the second rotating element and the third rotating element in the second differential mechanism, It is selectively engaged with the non-rotating member. If it does in this way, in a practical hybrid vehicle drive device, a suitable starting of an engine can be realized.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram illustrating a configuration of a hybrid vehicle drive device to which the present invention is preferably applied. It is a figure explaining the principal part of the control system provided in order to control the drive of the drive device of FIG.
  • FIG. 2 is an engagement table showing clutch and brake engagement states in each of five types of travel modes established in the drive device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a collinear diagram that can represent the relative relationship of the rotational speeds of the respective rotary elements on a straight line in the drive device of FIG. 1, and is a diagram corresponding to modes 1 and 3 of FIG. 3.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram illustrating a configuration of a hybrid vehicle drive device to which the present invention is preferably applied. It is a figure explaining the principal part of the control system provided in order to control the drive of the drive device of FIG.
  • FIG. 2 is an engagement table showing clutch and brake engagement states in each of five types of travel modes established in the drive device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a collinear diagram
  • FIG. 4 is a collinear diagram that can represent the relative relationship of the rotation speeds of the respective rotary elements on a straight line in the drive device of FIG. 1, corresponding to mode 2 of FIG. 3.
  • FIG. 4 is a collinear diagram that can represent the relative relationship of the rotational speeds of the respective rotary elements on a straight line in the drive device of FIG. 1, corresponding to mode 4 of FIG. 3.
  • FIG. 4 is a collinear diagram that can represent the relative relationship of the rotational speeds of the respective rotary elements on a straight line in the drive device of FIG. 1, corresponding to mode 5 of FIG. 3. It is a functional block diagram explaining the principal part of the control function with which the electronic control apparatus of FIG. 2 was equipped.
  • FIG. 6 is a collinear diagram illustrating the configuration and operation of still another hybrid vehicle drive device to which the present invention is preferably applied.
  • FIG. 6 is a collinear diagram illustrating the configuration and operation of still another hybrid vehicle drive device to which the present invention is preferably applied.
  • FIG. 6 is a collinear diagram illustrating the configuration and operation of still another hybrid vehicle drive device to which the present invention is preferably applied.
  • FIG. 6 is a collinear diagram illustrating the configuration and operation of still another hybrid vehicle drive device to which the present invention is preferably applied.
  • the first differential mechanism and the second differential mechanism have four rotation elements as a whole when the clutch is engaged.
  • the first differential mechanism and the second differential mechanism are: In the state in which the plurality of clutches are engaged, there are four rotating elements as a whole.
  • the present invention relates to a first differential mechanism and a second differential mechanism that are represented as four rotating elements on the nomographic chart, an engine connected to each of the four rotating elements, a first electric motor, A second electric motor, and an output rotating member, wherein one of the four rotating elements includes a rotating element of the first differential mechanism and a rotating element of the second differential mechanism via a clutch.
  • a hybrid vehicle that is selectively connected and a rotating element of the first differential mechanism or the second differential mechanism that is to be engaged by the clutch is selectively connected to a non-rotating member via a brake. It is suitably applied to the drive control apparatus.
  • the clutch and the brake are preferably hydraulic engagement devices whose engagement state is controlled (engaged or released) according to the hydraulic pressure, for example, a wet multi-plate friction engagement device.
  • a meshing engagement device that is, a so-called dog clutch (meshing clutch) may be used.
  • the engagement state may be controlled (engaged or released) according to an electrical command, such as an electromagnetic clutch or a magnetic powder clutch.
  • one of a plurality of travel modes is selectively established according to the engagement state of the clutch and the brake.
  • the operation of the engine is stopped and the brake is engaged and the clutch is released in an EV traveling mode in which at least one of the first electric motor and the second electric motor is used as a driving source for traveling.
  • mode 1 is established
  • mode 2 is established by engaging both the brake and the clutch.
  • the mode is set when the brake is engaged and the clutch is released.
  • Mode 4 is established when the brake is released and the clutch is engaged
  • mode 5 is established when both the brake and the clutch are released.
  • each rotating element in each of the first differential mechanism and the second differential mechanism when the clutch is engaged and the brake is released.
  • the arrangement order indicates the first rotation in the first differential mechanism when the rotation speeds corresponding to the second rotation element and the third rotation element in each of the first differential mechanism and the second differential mechanism are superimposed.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram illustrating the configuration of a hybrid vehicle drive device 10 (hereinafter simply referred to as drive device 10) to which the present invention is preferably applied.
  • the drive device 10 of the present embodiment is a device for horizontal use that is preferably used in, for example, an FF (front engine front wheel drive) type vehicle and the like, and an engine 12, which is a main power source,
  • the first electric motor MG1, the second electric motor MG2, the first planetary gear device 14 as a first differential mechanism, and the second planetary gear device 16 as a second differential mechanism are provided on a common central axis CE.
  • the driving device 10 is configured substantially symmetrically with respect to the central axis CE, and the lower half of the central line is omitted in FIG. The same applies to each of the following embodiments.
  • the engine 12 is, for example, an internal combustion engine such as a gasoline engine that generates driving force by combustion of fuel such as gasoline injected in a cylinder.
  • the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 are preferably so-called motor generators each having a function as a motor (engine) for generating driving force and a generator (generator) for generating reaction force.
  • Each stator (stator) 18, 22 is fixed to a housing (case) 26 that is a non-rotating member, and the rotor (rotor) 20, 24 is provided on the inner peripheral side of each stator 18, 22. Has been.
  • the first planetary gear unit 14 is a single pinion type planetary gear unit having a gear ratio of ⁇ 1, and serves as a second rotating element that supports the sun gear S1 and the pinion gear P1 as the first rotating element so as to be capable of rotating and revolving.
  • a ring gear R1 as a third rotating element that meshes with the sun gear S1 via the carrier C1 and the pinion gear P1 is provided as a rotating element (element).
  • the second planetary gear device 16 is a single pinion type planetary gear device having a gear ratio of ⁇ 2, and serves as a second rotating element that supports the sun gear S2 and the pinion gear P2 as the first rotating element so as to be capable of rotating and revolving.
  • a ring gear R2 as a third rotating element that meshes with the sun gear S2 via the carrier C2 and the pinion gear P2 is provided as a rotating element (element).
  • the sun gear S1 of the first planetary gear unit 14 is connected to the rotor 20 of the first electric motor MG1.
  • the carrier C1 of the first planetary gear unit 14 is connected to an input shaft 28 that is rotated integrally with the crankshaft of the engine 12.
  • the input shaft 28 is centered on the central axis CE.
  • the direction of the central axis of the central axis CE is referred to as an axial direction (axial direction) unless otherwise distinguished.
  • the ring gear R1 of the first planetary gear device 14 is connected to an output gear 30 that is an output rotating member, and is also connected to the ring gear R2 of the second planetary gear device 16.
  • the sun gear S2 of the second planetary gear device 16 is connected to the rotor 24 of the second electric motor MG2.
  • the driving force output from the output gear 30 is transmitted to a pair of left and right driving wheels (not shown) via a differential gear device and an axle (not shown).
  • torque input to the drive wheels from the road surface of the vehicle is transmitted (input) from the output gear 30 to the drive device 10 via the differential gear device and the axle.
  • a mechanical oil pump 32 such as a vane pump is connected to an end portion of the input shaft 28 opposite to the engine 12, and an original pressure of a hydraulic control circuit 60 or the like to be described later when the engine 12 is driven.
  • the hydraulic pressure is output.
  • an electric oil pump driven by electric energy may be provided.
  • the carrier C1 of the first planetary gear device 14 and the carrier C2 of the second planetary gear device 16 are selectively engaged between the carriers C1 and C2 (between the carriers C1 and C2).
  • a clutch CL is provided.
  • a brake BK for selectively engaging (fixing) the carrier C2 with respect to the housing 26 is provided between the carrier C2 of the second planetary gear device 16 and the housing 26 which is a non-rotating member.
  • the clutch CL and the brake BK are preferably hydraulic engagement devices whose engagement states are controlled (engaged or released) according to the hydraulic pressure supplied from the hydraulic control circuit 60.
  • a wet multi-plate friction engagement device or the like is preferably used, but a meshing engagement device, that is, a so-called dog clutch (meshing clutch) may be used.
  • an engagement state may be controlled (engaged or released) according to an electrical command supplied from the electronic control device 40, such as an electromagnetic clutch or a magnetic powder clutch.
  • the first planetary gear device 14 and the second planetary gear device 16 are arranged coaxially with the input shaft 28 (on the central axis CE), and , Are arranged at positions facing each other in the axial direction of the central axis CE. That is, with respect to the axial direction of the central axis CE, the first planetary gear device 14 is disposed on the engine 12 side with respect to the second planetary gear device 16. With respect to the axial direction of the central axis CE, the first electric motor MG1 is disposed on the engine 12 side with respect to the first planetary gear unit 14.
  • the second electric motor MG1 is disposed on the opposite side of the engine 12 with respect to the second planetary gear device 16. That is, the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 are arranged at positions facing each other with the first planetary gear device 14 and the second planetary gear device 16 interposed therebetween with respect to the axial direction of the central axis CE. . That is, in the drive device 10, in the axial direction of the central axis CE, the first electric motor MG1, the first planetary gear device 14, the clutch CL, the second planetary gear device 16, the brake BK, Those components are arranged on the same axis in the order of the two electric motors MG2.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a main part of a control system provided in the driving device 10 in order to control the driving of the driving device 10.
  • the electronic control unit 40 shown in FIG. 2 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like, and executes signal processing in accordance with a program stored in advance in the ROM while using a temporary storage function of the RAM.
  • the microcomputer is a so-called microcomputer, and executes various controls related to driving of the drive device 10 including drive control of the engine 12 and hybrid drive control related to the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2. That is, in this embodiment, the electronic control device 40 corresponds to a drive control device for a hybrid vehicle to which the drive device 10 is applied.
  • the electronic control device 40 is configured as an individual control device for each control as required, such as for output control of the engine 12 and for operation control of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2.
  • the electronic control device 40 is configured to be supplied with various signals from sensors, switches, and the like provided in each part of the driving device 10. That is, a signal representing an accelerator opening degree A CC which is an operation amount of an accelerator pedal (not shown) corresponding to a driver's output request amount by the accelerator opening sensor 42, and an engine which is the rotation speed of the engine 12 by the engine rotation speed sensor 44.
  • a signal representing an accelerator opening degree A CC which is an operation amount of an accelerator pedal (not shown) corresponding to a driver's output request amount by the accelerator opening sensor 42
  • an engine which is the rotation speed of the engine 12 by the engine rotation speed sensor 44.
  • a signal representative of the rotational speed N E a signal indicative of the rotational speed N MG1 of the first electric motor MG1 by MG1 rotational speed sensor 46, a signal indicative of the rotational speed N MG2 of the second electric motor MG2 by MG2 rotational speed sensor 48, output rotation A signal indicating the rotational speed N OUT of the output gear 30 corresponding to the vehicle speed V by the speed sensor 50, a signal indicating the temperature Tm MG1 of the first motor MG1 by the MG1 temperature sensor 52, and the second motor MG2 by the MG2 temperature sensor 53.
  • a signal or the like representing the capacity (charged state) SOC is supplied to the electronic control unit 40.
  • the electronic control device 40 is configured to output an operation command to each part of the driving device 10. That is, as an engine output control command for controlling the output of the engine 12, a fuel injection amount signal for controlling a fuel supply amount to an intake pipe or the like by the fuel injection device, and an ignition timing (ignition timing) of the engine 12 by the ignition device.
  • An ignition signal to be commanded, an electronic throttle valve drive signal supplied to the throttle actuator for operating the throttle valve opening ⁇ TH of the electronic throttle valve, and the like are output to an engine control device 56 that controls the output of the engine 12.
  • the A command signal for commanding the operation of the first motor MG1 and the second motor MG2 is output to the inverter 58, and electric energy corresponding to the command signal is transmitted from the battery via the inverter 58 to the first motor MG1 and the second motor.
  • the output (torque) of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 is controlled by being supplied to MG2.
  • Electric energy generated by the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 is supplied to the battery via the inverter 58 and stored in the battery.
  • a command signal for controlling the engagement state of the clutch CL and the brake BK is supplied to an electromagnetic control valve such as a linear solenoid valve provided in the hydraulic control circuit 60, and the hydraulic pressure output from the electromagnetic control valve is controlled.
  • an electromagnetic control valve such as a linear solenoid valve provided in the hydraulic control circuit 60
  • the drive device 10 functions as an electric differential unit that controls the differential state between the input rotation speed and the output rotation speed by controlling the operation state via the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2.
  • the electric energy generated by the first electric motor MG1 is supplied to the battery and the second electric motor MG2 via the inverter 58.
  • the main part of the power of the engine 12 is mechanically transmitted to the output gear 30, while a part of the power is consumed for power generation of the first electric motor MG 1 and is converted into electric energy there.
  • the electric energy is supplied to the second electric motor MG2 through the inverter 58.
  • the second electric motor MG2 is driven, and the power output from the second electric motor MG2 is transmitted to the output gear 30.
  • Electrical path from conversion of part of the power of the engine 12 into electrical energy and conversion of the electrical energy into mechanical energy by related equipment from the generation of the electrical energy to consumption by the second electric motor MG2. Is configured.
  • FIG. 3 is an engagement table showing the engagement states of the clutch CL and the brake BK in each of the five types of travel modes established in the drive device 10, wherein the engagement is “ ⁇ ” and the release is blank. Show. In each of the travel modes “EV-1” and “EV-2” shown in FIG. 3, the operation of the engine 12 is stopped, and at least one of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 is used for traveling. This is an EV travel mode used as a drive source.
  • HV-1”, “HV-2”, and “HV-3” all drive the engine 12 as a driving source for traveling, for example, and the first motor MG1 and the second motor MG2 as required.
  • This is a hybrid travel mode for driving or generating power.
  • a reaction force may be generated by at least one of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2, or may be idled in an unloaded state.
  • the operation of the engine 12 is stopped, and in the EV traveling mode in which at least one of the first electric motor MG ⁇ b> 1 and the second electric motor MG ⁇ b> 2 is used as a driving source for traveling.
  • mode 1 travel mode 1
  • 2 travel mode 2
  • the brake BK is engaged.
  • HV-1 which is mode 3 (travel mode 3) by releasing the clutch CL
  • mode 4 travel mode 4
  • HV-2 is established
  • HV-3 which is mode 5 (travel mode 5) is established by releasing both the brake BK and the clutch CL.
  • FIGS. 4 to 7 show the rotation elements of the driving device 10 (the first planetary gear device 14 and the second planetary gear device 16) that have different coupling states depending on the engagement states of the clutch CL and the brake BK.
  • FIG. 2 shows a collinear chart that can represent the relative relationship of rotational speed on a straight line, showing the relative relationship of the gear ratio ⁇ of the first planetary gear device 14 and the second planetary gear device 16 in the horizontal axis direction, It is a two-dimensional coordinate which shows a relative rotational speed in an axial direction.
  • the rotational speeds of the output gears 30 when the vehicle moves forward are represented as positive directions (positive rotations).
  • a horizontal line X1 indicates zero rotation speed.
  • the solid line Y1 indicates the sun gear S1 (first electric motor MG1) of the first planetary gear unit 14, the broken line Y2 indicates the sun gear S2 (second electric motor MG2) of the second planetary gear unit 16,
  • the solid line Y3 is the carrier C1 (engine 12) of the first planetary gear unit 14, the broken line Y3 'is the carrier C2 of the second planetary gear unit 16, and the solid line Y4 is the ring gear R1 (output gear 30) of the first planetary gear unit 14.
  • the broken line Y4 ′ indicates the relative rotational speed of each ring gear R2 of the second planetary gear unit 16.
  • the relative rotational speeds of the three rotating elements in the first planetary gear device 14 are indicated by a solid line L1
  • the relative rotational speeds of the three rotating elements in the second planetary gear device 16 are indicated by solid lines L1.
  • Each is indicated by a broken line L2.
  • the intervals between the vertical lines Y1 to Y4 (Y2 to Y4 ′) are determined according to the gear ratios ⁇ 1 and ⁇ 2 of the first planetary gear device 14 and the second planetary gear device 16. That is, regarding the vertical lines Y1, Y3, Y4 corresponding to the three rotating elements in the first planetary gear device 14, the space between the sun gear S1 and the carrier C1 corresponds to 1, and the carrier C1 and the ring gear R1 The interval corresponds to ⁇ 1.
  • the gear ratio ⁇ 2 of the second planetary gear device 16 is preferably larger than the gear ratio ⁇ 1 of the first planetary gear device 14 ( ⁇ 2> ⁇ 1).
  • EV-1 shown in FIG. 3 corresponds to mode 1 (travel mode 1) in the drive device 10, and preferably the operation of the engine 12 is stopped and the second electric motor MG2 is stopped. Is an EV traveling mode used as a driving source for traveling.
  • FIG. 4 is a collinear diagram corresponding to this mode 1, and will be described using this collinear diagram.
  • the clutch CL is released, the carrier C1 and the second planetary gear device 14 of the first planetary gear unit 14 are disengaged.
  • the planetary gear device 16 can rotate relative to the carrier C2.
  • Engagement of the brake BK causes the carrier C2 of the second planetary gear device 16 to be connected (fixed) to the housing 26, which is a non-rotating member, so that its rotational speed is zero.
  • the rotation direction of the sun gear S2 and the rotation direction of the ring gear R2 are opposite to each other, and negative torque (torque in the negative direction) is generated by the second electric motor MG2.
  • the torque causes the ring gear R2, that is, the output gear 30, to rotate in the positive direction. That is, by outputting negative torque by the second electric motor MG2, the hybrid vehicle to which the drive device 10 is applied can be caused to travel forward.
  • the first electric motor MG1 is idled.
  • the relative rotation of the carriers C1 and C2 is allowed, and EV travel control similar to EV travel in a vehicle equipped with a so-called THS (Toyota Hybrid System) in which the carrier C2 is connected to a non-rotating member. It can be performed.
  • THS Toyota Hybrid System
  • FIG. 3 corresponds to mode 2 (traveling mode 2) in the driving apparatus 10, and preferably the operation of the engine 12 is stopped and the first electric motor MG1 is stopped.
  • this is an EV traveling mode in which at least one of the second electric motor MG2 is used as a driving source for traveling.
  • FIG. 5 is a collinear diagram corresponding to this mode 2. If the collinear diagram is used to explain, the carrier C1 of the first planetary gear device 14 and the first planetary gear device 14 are engaged by engaging the clutch CL. The relative rotation of the two planetary gear unit 16 with the carrier C2 is disabled.
  • the carrier C2 of the second planetary gear device 16 and the carrier C1 of the first planetary gear device 14 engaged with the carrier C2 are non-rotating members. Are connected (fixed) to each other and their rotational speed is zero.
  • the rotation direction of the sun gear S1 is opposite to the rotation direction of the ring gear R1 in the first planetary gear device 14, and the rotation of the sun gear S2 is reversed in the second planetary gear device 16.
  • the direction and the rotation direction of the ring gear R2 are opposite to each other.
  • the hybrid vehicle to which the drive device 10 is applied can be caused to travel forward by outputting negative torque by at least one of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2.
  • the mode 2 it is possible to establish a mode in which power generation is performed by at least one of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2.
  • HV-1 shown in FIG. 3 corresponds to mode 3 (traveling mode 3) in the driving device 10, and is preferably used as a driving source for traveling when the engine 12 is driven. This is a hybrid travel mode in which driving or power generation is performed by the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 as necessary.
  • the collinear diagram of FIG. 4 also corresponds to this mode 3. If described using this collinear diagram, the carrier C1 of the first planetary gear device 14 and the carrier C1 are released by releasing the clutch CL. The second planetary gear device 16 can rotate relative to the carrier C2.
  • “HV-2” shown in FIG. 3 corresponds to mode 4 (travel mode 4) in the drive device 10, and is preferably used as a drive source for travel when the engine 12 is driven.
  • This is a hybrid travel mode in which driving or power generation is performed by the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 as necessary.
  • FIG. 6 is a collinear diagram corresponding to the mode 4, and will be described using this collinear diagram.
  • the ring gears R1 and R2 Since the ring gears R1 and R2 are connected to each other, the ring gears R1 and R2 operate as one rotating element that is rotated integrally. That is, in the mode 4, the rotating elements in the first planetary gear device 14 and the second planetary gear device 16 in the driving device 10 function as a differential mechanism including four rotating elements as a whole. That is, four gears in order from the left in FIG. 6 are the sun gear S1 (first electric motor MG1), the sun gear S2 (second electric motor MG2), the carriers C1 and C2 (engine 12) connected to each other, A composite split mode is obtained in which ring gears R1 and R2 (output gear 30) connected to each other are connected in this order.
  • the arrangement order of the rotating elements in the first planetary gear device 14 and the second planetary gear device 16 in the alignment chart is a sun gear S1 indicated by a vertical line Y1.
  • the sun gear S2 indicated by the vertical line Y2, the carriers C1 and C2 indicated by the vertical line Y3 (Y3 ′), and the ring gears R1 and R2 indicated by the vertical line Y4 (Y4 ′) are arranged in this order.
  • the gear ratios ⁇ 1 and ⁇ 2 of the first planetary gear device 14 and the second planetary gear device 16 are respectively shown in FIG.
  • the line Y2 is arranged in the above-described order, that is, the interval between the vertical line Y1 and the vertical line Y3 is wider than the interval between the vertical line Y2 and the vertical line Y3 ′.
  • the sun gears S1 and S2 and the carriers C1 and C2 correspond to 1
  • the carriers C1 and C2 and the ring gears R1 and R2 correspond to ⁇ 1 and ⁇ 2.
  • the gear ratio ⁇ 2 of the second planetary gear device 16 is larger than the gear ratio ⁇ 1 of the first planetary gear device 14.
  • the carrier C1 of the first planetary gear device 14 and the carrier C2 of the second planetary gear device 16 are connected, and the carriers C1 and C2 are connected to each other. It can be rotated integrally.
  • the reaction force can be applied to the output of the engine 12 by either the first electric motor MG1 or the second electric motor MG2. That is, when the engine 12 is driven, the reaction force can be shared by one or both of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2, and the engine 12 can be operated at an efficient operating point, or the torque caused by heat. It is possible to run to ease restrictions such as restrictions.
  • the efficiency can be improved by controlling the first motor MG1 and the second motor MG2 to receive the reaction force preferentially by the motor that can operate efficiently.
  • the driving force is assisted by regeneration or output of an electric motor that is not torque limited, so that the engine 12 It is possible to ensure a reaction force necessary for driving.
  • “HV-3” shown in FIG. 3 corresponds to mode 5 (traveling mode 5) in the driving device 10, and is preferably used as a driving source for traveling when the engine 12 is driven.
  • This is a hybrid travel mode in which driving or power generation is performed by the first electric motor MG1 as necessary.
  • FIG. 7 is a collinear diagram corresponding to this mode 5. If described with reference to this collinear diagram, the carrier C1 of the first planetary gear unit 14 and the second planetary gear device 14 are released by releasing the clutch CL.
  • the planetary gear device 16 can rotate relative to the carrier C2.
  • the carrier C2 of the second planetary gear device 16 can be rotated relative to the housing 26, which is a non-rotating member.
  • the second electric motor MG2 can be disconnected from the drive system (power transmission path) and stopped.
  • the second electric motor MG2 is always rotated with the rotation of the output gear 30 (ring gear R2) when the vehicle is traveling.
  • the rotation speed of the second electric motor MG2 reaches a limit value (upper limit value), or the rotation speed of the ring gear R2 is increased and transmitted to the sun gear S2. Therefore, from the viewpoint of improving efficiency, it is not always preferable to always rotate the second electric motor MG2 at a relatively high vehicle speed.
  • the second motor MG2 is driven by the engine 12 and the first motor MG1 by separating the second motor MG2 from the drive system at a relatively high vehicle speed, thereby driving the second motor MG2.
  • the clutch CL and the brake BK are engaged or released in combination.
  • Three modes of HV-1 (mode 3), HV-2 (mode 4), and HV-3 (mode 5) can be selectively established. Thereby, for example, by selectively establishing the mode with the highest transmission efficiency among these three modes according to the vehicle speed, the gear ratio, etc. of the vehicle, it is possible to improve the transmission efficiency and thus improve the fuel efficiency. it can.
  • FIG. 8 is a functional block diagram for explaining the main part of the control function provided in the electronic control unit 40.
  • the engine start determination unit 70 shown in FIG. 8 determines the start of the engine 12 from the state where the engine 12 is stopped. For example, when the vehicle SOC is started, if the battery SOC detected by the battery SOC sensor 54 is equal to or less than a predetermined value, the engine 12 is determined to start when the vehicle starts.
  • the accelerator opening degree A CC detected by the accelerator opening degree sensor 42, the vehicle speed V corresponding to the output rotation speed N OUT detected by the output rotation speed sensor 50, and the The start of the engine 12 is determined in accordance with the travel mode determined based on the battery SOC detected by the battery SOC sensor 54 and the like.
  • the engine 12 is stopped and the hybrid that is a travel mode in which the engine 12 is driven from the EV travel mode that is a travel mode in which at least one of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 is a drive source for travel.
  • the start of the engine 12 is determined.
  • the start of the engine 12 is determined. For example, when the battery SOC detected by the battery SOC sensor 54 is equal to or less than a predetermined value, the transition from the EV travel mode to the hybrid travel mode, that is, the start of the engine 12 is determined.
  • the clutch engagement control unit 72 controls the engagement state of the clutch CL via the hydraulic control circuit 60. For example, by controlling the output pressure from the electromagnetic control valve corresponding to the clutch CL provided in the hydraulic pressure control circuit 60, control is performed to switch the engagement state of the clutch CL between engagement and release. .
  • the brake engagement control unit 74 controls the engagement state of the brake BK via the hydraulic control circuit 60. For example, by controlling the output pressure from the electromagnetic control valve corresponding to the brake BK provided in the hydraulic control circuit 60, control is performed to switch the engagement state of the brake BK between engagement and release. .
  • the clutch engagement control unit 72 and the brake engagement control unit 74 basically operate the clutch CL and the brake BK so that the traveling mode determined according to the traveling state of the vehicle is established as described above. Control the engagement state. That is, for each of the modes 1 to 5, the engagement state is controlled so that the clutch CL and the brake BK are engaged or released in the combination shown in FIG.
  • the electric motor operation control unit 76 controls the operation of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 via the inverter 58. Specifically, by controlling the electric energy supplied from the battery (not shown) to the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 via the inverter 58, the necessary output by the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 That is, control is performed so that a target torque (target motor output) is obtained.
  • a target torque target motor output
  • the MG1 failure determination unit 78 determines a failure of the first electric motor MG1. That is, it is determined whether or not a failure has occurred that makes the first electric motor MG1 unable to operate normally.
  • the first electric motor MG1 is based on a difference between a command value that determines the output of the first electric motor MG1 by the electric motor operation control unit 76 and the first electric motor rotation speed N MG1 detected by the MG1 rotation speed sensor 46. Whether or not there is a failure is determined. Specifically, the difference between the command value that determines the output of the first motor MG1 by the motor operation control unit 76 and the first motor rotation speed N MG1 detected by the MG1 rotation speed sensor 46 is greater than or equal to a specified value. If it becomes, the occurrence of a failure in the first electric motor MG1 is determined.
  • the torque limit determination unit 80 determines a torque limit in the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2. That is, it is determined whether or not the output torque of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 should be limited to a predetermined limit value or less. For example, when the first motor overheats when the temperature Tm MG1 of the first electric motor MG1 detected by the MG1 temperature sensor 52 is equal to or higher than a predetermined threshold, the output torque of the first electric motor MG1 is set to a predetermined limit value or less. It is determined that the state should be restricted.
  • the second electric motor overheat temperature Tm MG2 is the threshold value or more predetermined said second electric motor MG2 detected by the MG2 temperature sensor 53, to limit the output torque of the second electric motor MG2 below a specified limit value It is determined that the state should be.
  • the output torque of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 should be limited to a predetermined limit value or less. Is determined.
  • the limit value is suitably set to a different value in each state.
  • This threshold value N bo is a value corresponding to the inertial force necessary for cranking when the engine 12 is started, and is preferably a specified value (a constant value) obtained experimentally in advance. That is, after increasing the rotational speed N MG2 of the second electric motor MG2 to be equal to or higher than the rotational speed corresponding to the threshold value N bo , by engaging the clutch CL, an inertial force related to the rotation of the rotor 24 ( Torque required for cranking the engine 12 is obtained by the rotational inertia.
  • the motor operation control unit 76 controls at least one of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 to thereby control the engine 12. Cranking is performed. That is, control is performed to increase the rotational speed of the input shaft 28 (the rotational speed of the carrier C1) corresponding to the rotational speed of the crankshaft of the engine 12 by the torque of at least one of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2. After the rotational speed of the crankshaft of the engine 12 becomes equal to or higher than a specified value, autonomous operation of the engine 12 by the engine control device 56 is started.
  • the start control of the engine 12 described below may be performed when the vehicle starts from a stopped state (when the vehicle starts), or when the engine 12 is started while the vehicle is running. It may be performed.
  • the clutch CL is engaged by the clutch engagement control unit 72, and the second motor MG2 is operated by the motor operation control unit 76.
  • the engine 12 is cranked by the output torque of the second electric motor MG2.
  • the engine 12 and the second electric motor MG2 are directly connected by the engagement of the clutch CL, and the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 take a reaction force.
  • the motor operation control unit 76 determines the By controlling the operation of the second electric motor MG2, the engine 12 is cranked by the output torque of the second electric motor MG2.
  • the clutch CL is engaged and the brake BK is released, and the engine 12 is cranked exclusively by the output torque of the second electric motor MG2.
  • HV-2 mode 4 shown in FIG. 3 is established.
  • the gear ratio ⁇ 2 of the second planetary gear device 16 is larger than the gear ratio ⁇ 1 of the first planetary gear device 14. Therefore, cranking the engine 12 with the output torque of the second electric motor MG2 enables cranking at a higher torque than when cranking with the output torque of the first electric motor MG1, and the drive system Thus, the starting shock of the engine 12 can be reduced.
  • the clutch engagement control unit 72 engages the clutch CL and the brake engagement control unit 74 releases the brake. Then, the operation of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 is controlled by the electric motor operation control unit 76, so that the engine 12 is cranked by the output torque of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2.
  • the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 cooperate to output torque for cranking the engine 12, so that the output torque of one of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 is increased. Cranking at a higher torque than in the case of ranking can be performed, and the resonance point of the drive system can be quickly passed through, and the start shock of the engine 12 can be reduced.
  • the engine start determination unit 70 determines the start of the engine 12
  • the output torque of the first electric motor MG1 is limited, such as when the first electric motor MG1 fails or overheats, preferably, The clutch CL is engaged and the brake BK is released, and the engine is started exclusively by the output torque of the second electric motor MG2.
  • the clutch CL is engaged and the brake BK is released, and the output torque of the second electric motor MG2 is exclusively used.
  • the output torque limit value of the first electric motor MG1 determined by the torque limit determination unit 80 is less than the torque necessary for cranking the engine 12
  • the clutch CL is engaged and the brake BK And the engine is started exclusively by the output torque of the second electric motor MG2.
  • the engine start determination unit 70 determines that the engine 12 is started, the output torque of the first electric motor MG1 is limited such as when the first electric motor MG1 fails or overheated, and When the torque necessary for cranking of the engine 12 cannot be output by the second electric motor MG2, both the clutch CL and the brake BK are released, and the second electric motor MG2 is idled to increase its rotational speed NMG2 . Then, the engine 12 is started by engaging the clutch CL.
  • the failure of the first electric motor MG1 is determined by the MG1 fail determination unit 78, and the output torque limit value of the second electric motor MG2 determined by the torque limit determination unit 80 is Such control is executed when the torque is less than that required for cranking.
  • the control is performed when the output torque limit values of the first motor MG1 and the second motor MG2 determined by the torque limit determination unit 80 are both less than the torque required for cranking the engine 12. Execute. Specifically, both the clutch CL and the brake BK are released by the clutch engagement control unit 72 and the brake engagement control unit 74, and the second motor MG2 is idled by the motor operation control unit 78 to rotate the rotation speed thereof. N MG2 is increased, and it is determined by the MG2 rotation speed determination unit 82 that the rotation speed N MG2 of the second electric motor MG2 is equal to or higher than a predetermined threshold N bo, and then the clutch engagement control unit 72 Engage the clutch CL.
  • the engine control device 56 performs autonomous operation of the engine 12. Be started.
  • the engine start determining unit 70 determines that the engine 12 is started, normal engagement control of the brake BK is performed due to a failure of the hydraulic system such as the hydraulic control circuit 60 when the brake BK fails. If this is not possible, the clutch engagement control unit 72 engages the clutch CL, and the electric motor operation control unit 76 controls the operation of the second electric motor MG2, whereby the output torque of the second electric motor MG2 is controlled.
  • the reaction force related to the start of the engine 12 cannot be canceled, so that the driving force is applied to the output side (output shaft). May be transmitted, affecting the vehicle behavior and giving the driver a sense of incongruity.
  • the brake BK fails, the engine 12 is started by the output torque of the second electric motor MG2, thereby suppressing the transmission of the driving force to the output side and affecting the vehicle behavior. It can suppress suitably.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining a main part of an example of engine start control by the electronic control unit 40, which is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • step (hereinafter, step is omitted) SA1 it is determined whether or not the engine 12 is started, and it is determined whether or not a failure occurs when the first electric motor MG1 does not operate normally. If the determination of SA1 is negative, after the cranking for starting the engine 12 is performed by the output torque of the first electric motor MG1 in SA2, this routine is terminated. If the determination is affirmative, it is determined in SA3 whether the torque necessary for cranking for starting the engine 12 can be output by the second electric motor MG2. If the determination at SA3 is affirmative, at SA4, the clutch CL is engaged and the brake BK is released, and at SA5, the engine 12 is started only by the output torque of the second electric motor MG2. This routine is terminated after cranking is performed.
  • the second electric motor MG2 is operated with both the clutch CL and the brake BK released. Is idled, and the rotational speed N MG2 of the second electric motor MG2 is increased.
  • SA7 it is determined whether or not the rotational speed NMG2 of the second electric motor MG2 is greater than a predetermined threshold Nbo . If the determination at SA7 is negative, the process waits by repeating the determination at SA7. If the determination at SA7 is affirmative, the clutch CL is engaged at SA8 to engage the clutch CL. After the cranking for starting the engine 12 is performed, this routine is terminated.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a main part of another example of engine start control by the electronic control unit 40, which is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • SB1 it is determined whether the engine 12 is started, and whether the output torque of the first electric motor MG1 is limited due to the temperature of the first electric motor MG1 becoming a specified value or higher. Is judged.
  • SB1 determines whether the engine 12 is started, and whether the output torque of the first electric motor MG1 is limited due to the temperature of the first electric motor MG1 becoming a specified value or higher. Is judged.
  • SB1 determines whether the engine 12 is started, and whether the output torque of the first electric motor MG1 is limited due to the temperature of the first electric motor MG1 becoming a specified value or higher. Is judged.
  • SB1 the determination of SB1 is negative, after the cranking for starting the engine 12 is performed by the output torque of the first electric motor MG1 in SB2, this routine is terminated. If the determination is positive, at SB3, the clutch CL is engaged and the brake BK is released.
  • SB4 after cranking for starting the engine 12 is performed by the output torque of the first electric motor and the second electric motor MG
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining a main part of still another example of engine start control by the electronic control unit 40, which is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • SC1 it is determined that the engine 12 is started, and the first electric motor MG1 and the first electric motor MG1 and the like due to a decrease in the battery SOC or the temperature of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2 being equal to or higher than a predetermined value. It is determined whether or not the output torque of second electric motor MG2 is limited. If the determination of SC1 is negative, after the cranking for starting the engine 12 is performed by the output torque of the first electric motor MG1 in SC2, this routine is terminated. If the determination is affirmative, both the clutch CL and the brake BK are released at SC3. Next, at SC4, the second electric motor MG2 is idled, and the rotational speed N MG2 of the second electric motor MG2 is increased.
  • SA1, SB1, and SC1 are the operations of the engine start determination unit 70
  • SA4, SA8, SB3, SC3, and SC6 are the operations of the clutch engagement control unit 72
  • Is the operation of the brake engagement control unit 74, SA2, SA5, SA6, SB2, SB4, SC2, and SC4 are the operation of the motor operation control unit 76
  • SA1 is the operation of the MG1 fail determination unit 78
  • SB1 And SC1 correspond to the operation of the torque limit determination unit 80
  • SA7 and SC5 correspond to the operation of the MG2 rotation speed determination unit 82, respectively.
  • the drive control device for a hybrid vehicle according to the present invention is the first electric motor MG1, the first planetary gear device 14, and the second
  • the present invention is also preferably applied to a configuration in which the arrangement (arrangement) of the electric motor MG2, the second planetary gear device 16, the clutch CL, and the brake BK is changed.
  • the carrier C2 is allowed to rotate in one direction with respect to the housing 26 between the carrier C2 of the second planetary gear device 16 and the housing 26 which is a non-rotating member.
  • the present invention is also preferably applied to a configuration in which a one-way clutch (one-way clutch) OWC that prevents reverse rotation is provided in parallel with the brake BK.
  • a one-way clutch one-way clutch
  • OWC one-way clutch
  • As an alternative to the single-pinion type second planetary gear unit 16 such as a driving unit 130 shown in FIG. 15, a driving unit 140 shown in FIG. 16, and a driving unit 150 shown in FIG.
  • the present invention is also preferably applied to a configuration including a pinion type second planetary gear device 16 '.
  • the second planetary gear device 16 ' includes a sun gear S2' as a first rotation element, a carrier C2 'as a second rotation element that supports a plurality of pinion gears P2' meshed with each other so as to rotate and revolve, and a pinion gear.
  • a ring gear R2 ′ as a third rotating element meshing with the sun gear S2 ′ via P2 ′ is provided as a rotating element (element).
  • FIG. 18 to 20 are collinear diagrams illustrating the configuration and operation of other hybrid vehicle drive devices 160, 170, and 180 to which the present invention is preferably applied as an alternative to the drive device 10.
  • FIG. 18 to 20 the relative rotational speeds of the sun gear S1, the carrier C1, and the ring gear R1 in the first planetary gear device 14 are indicated by the solid line L1 as in the collinear charts of FIGS.
  • the relative rotational speeds of the sun gear S2, the carrier C2, and the ring gear R2 in the second planetary gear device 16 are indicated by broken lines L2.
  • the sun gear S1, the carrier C1, and the ring gear R1 of the first planetary gear device 14 are connected to the first electric motor MG1, the engine 12, and the second electric motor MG2, respectively.
  • the sun gear S2, the carrier C2, and the ring gear R2 of the second planetary gear device 16 are connected to the housing 26 via the second electric motor MG2, the output gear 30, and the brake BK, respectively.
  • the sun gear S1 and the ring gear R2 are selectively connected via the clutch CL.
  • the ring gear R1 and the sun gear S2 are connected to each other.
  • the sun gear S1, the carrier C1, and the ring gear R1 of the first planetary gear device 14 are connected to the first electric motor MG1, the output gear 30, and the engine 12, respectively.
  • the sun gear S2, the carrier C2, and the ring gear R2 of the second planetary gear device 16 are connected to the housing 26 via the second electric motor MG2, the output gear 30, and the brake BK, respectively.
  • the sun gear S1 and the ring gear R2 are selectively connected via the clutch CL.
  • the clutches C1 and C2 are connected to each other.
  • the sun gear S1, the carrier C1, and the ring gear R1 of the first planetary gear device 14 are connected to the first electric motor MG1, the output gear 30, and the engine 12, respectively.
  • the sun gear S2, the carrier C2, and the ring gear R2 of the second planetary gear device 16 are connected to the housing 26 and the output gear 30 through the second electric motor MG2 and the brake BK, respectively.
  • the ring gear R1 and the carrier C2 are selectively connected via a clutch CL.
  • the carrier C1 and the ring gear R2 are connected to each other.
  • the first difference having four rotating elements (expressed as four rotating elements) on the collinear chart is the same as the embodiment shown in FIGS.
  • a rotating element is selectively connected via a clutch CL, and the rotating element of the second planetary gear devices 16 and 16 'to be engaged by the clutch CL is braked against the housing 26 which is a non-rotating member.
  • a BK In that it is a drive control apparatus for a hybrid vehicle which is selectively connected Te, it is common. That is, the hybrid vehicle drive control apparatus of the present invention described above with reference to FIG. 8 and the like is also preferably applied to the configurations shown in FIGS.
  • the clutch CL there are four rotating elements as a whole in a state in which the clutch CL is engaged (represented as four rotating elements on the collinear chart shown in FIGS. 4 to 7 and the like).
  • the first planetary gear unit 14 that is the first differential mechanism and the second planetary gear units 16 and 16 'that are the second differential mechanism, and the engine 12 and the first electric motor MG1 that are respectively connected to these four rotating elements.
  • a second electric motor MG2, and an output gear 30 that is an output rotation member, and one of the four rotation elements is a rotation element of the first differential mechanism and a rotation of the second differential mechanism.
  • a drive control device for a hybrid vehicle that is selectively connected, and starts the engine 12 with the output torque of the second electric motor MG2 in a state in which a reaction force is applied by the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2. Therefore, even when the first electric motor MG1 fails, for example, the engine 12 can be preferably started by cranking the second electric motor MG2. That is, it is possible to provide the electronic control device 40 as a drive control device for a hybrid vehicle that realizes a suitable start of the engine 12.
  • the clutch CL is engaged and the brake BK is released, and the engine 12 is started by the output torque of at least one of the first electric motor MG1 and the second electric motor MG2, for example, the first electric motor MG1
  • the resonance point of the drive system can be quickly passed through, and the start shock of the engine 12 can be reduced.
  • the clutch CL is engaged and the brake BK is released, and the engine 12 is started exclusively by the output torque of the second electric motor MG2. Therefore, the first electric motor Even when MG1 fails, the engine 12 can be preferably started by cranking the second electric motor MG2.
  • the second motor MG2 When the torque required for cranking the engine 12 cannot be output by either the first motor MG1 or the second motor MG2, the second motor MG2 is idled and its rotational speed N MG2 is increased. Since the engine 12 is started by engaging the clutch CL, by performing cranking using the output torque due to the rotational inertia of the second electric motor MG2, when the battery SOC decreases, etc. Even when the output torque of the second electric motor MG2 is limited, the engine 12 can be preferably started.
  • the first planetary gear unit 14 is connected to a sun gear S1 as a first rotating element connected to the first electric motor MG1, a carrier C1 as a second rotating element connected to the engine 12, and the output gear 30.
  • the second planetary gear unit 16 (16 ′) includes a sun gear S2 (S2 ′), a second rotation element connected to the second electric motor MG2, and a second gear R1.
  • a carrier C2 (C2 ′) as a rotating element and a ring gear R2 (R2 ′) as a third rotating element are provided, and any one of the carrier C2 (C2 ′) and the ring gear R2 (R2 ′) is the first planet.
  • the clutch CL is connected to the ring gear R1 of the gear device 14, and the clutch CL includes the carrier C1 in the first planetary gear device 14 and the carrier C2 ( 2 ′) and the ring gear R2 (R2 ′), which is selectively engaged with the rotating element not connected to the ring gear R1, the brake BK includes the carrier C2 (C2 ′) and the ring gear.
  • R2 (R2 ′), which is not connected to the ring gear R1, is selectively engaged with the housing 26, which is a non-rotating member. In the apparatus 10 or the like, a suitable start of the engine 12 can be realized.

Abstract

 エンジンの好適な始動を実現するハイブリッド車両の駆動制御装置を提供する。 第1遊星歯車装置14のキャリアC1と第2遊星歯車装置16のキャリアC2との間を断接するクラッチCL、及びそのキャリアC2をハウジング26に対して断接するブレーキBKとを備え、第1電動機MG1及び第2電動機MG2により反力を取る状態において、第2電動機MG2の出力トルクによりエンジン12の始動を行うものであることから、例えば第1電動機MG1のフェール時等においても、第2電動機MG2のクランキングにより好適にエンジン12の始動を行うことができる。

Description

ハイブリッド車両の駆動制御装置
 本発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置の改良に関する。
 内燃機関等のエンジンに加えて、駆動源として機能する少なくとも1つの電動機を備えたハイブリッド車両が知られている。例えば、特許文献1に記載された車両がそれである。この技術によれば、内燃機関、第1電動機、及び第2電動機を備えたハイブリッド車両において、前記内燃機関の出力軸を非回転部材に対して固定するブレーキを備え、車両の走行状態に応じてそのブレーキの係合状態を制御することで、車両のエネルギ効率を向上させると共に運転者の要求に応じた走行を実現できる。
特開2008-265600号公報 特許第4038183号公報
 しかし、前記従来の技術では、前記エンジンの停止状態からそのエンジンを始動する際に、好適な始動を実現できない場合があった。例えば、前記第1電動機のフェール時には前記エンジンをクランキングできず、その始動を行うことができなかった。バッテリSOCが低下している場合等、前記第1電動機から十分な出力トルクが得られない場合には、前記エンジンの始動性が悪化するおそれがあった。このような課題は、ハイブリッド車両の性能向上を意図して本発明者等が鋭意研究を続ける過程において新たに見出したものである。
 本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、エンジンの好適な始動を実現するハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することにある。
 斯かる目的を達成するために、本第1発明の要旨とするところは、全体として4つの回転要素を有する第1差動機構及び第2差動機構と、それら4つの回転要素にそれぞれ連結されたエンジン、第1電動機、第2電動機、及び出力回転部材とを、備え、前記4つの回転要素のうちの1つは、前記第1差動機構の回転要素と前記第2差動機構の回転要素とがクラッチを介して選択的に連結され、そのクラッチによる係合対象となる前記第1差動機構又は前記第2差動機構の回転要素が、非回転部材に対してブレーキを介して選択的に連結されるハイブリッド車両の駆動制御装置であって、前記第1電動機及び第2電動機により反力を取る状態において、前記第2電動機の出力トルクにより前記エンジンの始動を行うことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置である。
 このように、前記第1発明によれば、全体として4つの回転要素を有する第1差動機構及び第2差動機構と、それら4つの回転要素にそれぞれ連結されたエンジン、第1電動機、第2電動機、及び出力回転部材とを、備え、前記4つの回転要素のうちの1つは、前記第1差動機構の回転要素と前記第2差動機構の回転要素とがクラッチを介して選択的に連結され、そのクラッチによる係合対象となる前記第1差動機構又は前記第2差動機構の回転要素が、非回転部材に対してブレーキを介して選択的に連結されるハイブリッド車両の駆動制御装置であって、前記第1電動機及び第2電動機により反力を取る状態において、前記第2電動機の出力トルクにより前記エンジンの始動を行うものであることから、例えば前記第1電動機のフェール時等においても、前記第2電動機のクランキングにより好適に前記エンジンの始動を行うことができる。すなわち、エンジンの好適な始動を実現するハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することができる。
 前記第1発明に従属する本第2発明の要旨とするところは、前記クラッチを係合させると共に前記ブレーキを解放させ、前記第1電動機及び第2電動機の少なくとも一方の出力トルクにより前記エンジンの始動を行うものである。このようにすれば、例えば前記第1電動機及び第2電動機により協働してクランキングを行うことで、駆動系の共振点を迅速に切り抜けることができ、エンジンの始動ショックを低減することができる。
 前記第1発明に従属する本第3発明の要旨とするところは、前記第1電動機のフェール時には、前記クラッチを係合させると共に前記ブレーキを解放させ、専ら前記第2電動機の出力トルクにより前記エンジンの始動を行うものである。このようにすれば、前記第1電動機のフェール時等においても、前記第2電動機のクランキングにより好適に前記エンジンの始動を行うことができる。
 前記第1発明に従属する本第4発明の要旨とするところは、前記エンジンのクランキングに必要なトルクを前記第1電動機及び第2電動機の何れによっても出力できない場合には、前記第2電動機を空転させてその回転速度を上昇させた後、前記クラッチを係合させることにより前記エンジンの始動を行うものである。このようにすれば、前記第2電動機の回転慣性による出力トルクを用いてクランキングを行うことで、バッテリSOCの低下時等、前記第2電動機の出力トルクが制限される場合においても、好適に前記エンジンの始動を行うことができる。
 前記第4発明に従属する本第5発明の要旨とするところは、前記第2電動機の回転速度を、前記エンジンのクランキングに必要な慣性力に対応する規定の回転速度まで上昇させた後、前記クラッチを係合させることにより前記エンジンの始動を行うものである。このようにすれば、前記第2電動機の回転慣性による出力トルクを用いて実用的な態様でエンジン始動時のクランキングを行うことができる。
 前記第1発明、第2発明、第3発明、第4発明、乃至第5発明に従属する本第6発明の要旨とするところは、前記第1差動機構は、前記第1電動機に連結された第1回転要素、前記エンジンに連結された第2回転要素、及び前記出力回転部材に連結された第3回転要素を備えたものであり、前記第2差動機構は、前記第2電動機に連結された第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備え、それら第2回転要素及び第3回転要素の何れか一方が前記第1差動機構における第3回転要素に連結されたものであり、前記クラッチは、前記第1差動機構における第2回転要素と、前記第2差動機構における第2回転要素及び第3回転要素のうち前記第1差動機構における第3回転要素に連結されていない方の回転要素とを選択的に係合させるものであり、前記ブレーキは、前記第2差動機構における第2回転要素及び第3回転要素のうち前記第1差動機構における第3回転要素に連結されていない方の回転要素を、前記非回転部材に対して選択的に係合させるものである。このようにすれば、実用的なハイブリッド車両の駆動装置において、エンジンの好適な始動を実現することができる。
本発明が好適に適用されるハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 図1の駆動装置の駆動を制御するために備えられた制御系統の要部を説明する図である。 図1の駆動装置において成立させられる5種類の走行モードそれぞれにおけるクラッチ及びブレーキの係合状態を示す係合表である。 図1の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図3のモード1、3に対応する図である。 図1の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図3のモード2に対応する図である。 図1の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図3のモード4に対応する図である。 図1の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図3のモード5に対応する図である。 図2の電子制御装置に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図2の電子制御装置によるエンジン始動制御の一例の要部を説明するフローチャートである。 図2の電子制御装置によるエンジン始動制御の他の一例の要部を説明するフローチャートである。 図2の電子制御装置によるエンジン制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。 本発明が好適に適用される他のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成及び作動をそれぞれ説明する共線図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成及び作動をそれぞれ説明する共線図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成及び作動をそれぞれ説明する共線図である。
 本発明において、前記第1差動機構及び第2差動機構は、前記クラッチが係合された状態において全体として4つの回転要素を有するものである。また、好適には、前記第1差動機構及び第2差動機構の要素相互間に前記クラッチに加え他のクラッチを備えた構成において、前記第1差動機構及び第2差動機構は、それら複数のクラッチが係合された状態において全体として4つの回転要素を有するものである。換言すれば、本発明は、共線図上において4つの回転要素として表される第1差動機構及び第2差動機構と、それら4つの回転要素にそれぞれ連結されたエンジン、第1電動機、第2電動機、及び出力回転部材とを、備え、前記4つの回転要素のうちの1つは、前記第1差動機構の回転要素と前記第2差動機構の回転要素とがクラッチを介して選択的に連結され、そのクラッチによる係合対象となる前記第1差動機構又は前記第2差動機構の回転要素が、非回転部材に対してブレーキを介して選択的に連結されるハイブリッド車両の駆動制御装置に好適に適用されるものである。
 前記クラッチ及びブレーキは、好適には、何れも油圧に応じて係合状態が制御される(係合乃至解放させられる)油圧式係合装置であり、例えば、湿式多板型の摩擦係合装置等が好適に用いられるが、噛合式の係合装置すなわち所謂ドグクラッチ(噛合クラッチ)であってもよい。或いは、電磁式クラッチや磁粉式クラッチ等、電気的な指令に応じて係合状態が制御される(係合乃至解放させられる)ものであってもよい。
 本発明が適用される駆動装置においては、前記クラッチ及びブレーキの係合状態等に応じて、複数の走行モードの何れかが選択的に成立させられる。好適には、前記エンジンの運転が停止させられると共に、前記第1電動機及び第2電動機の少なくとも一方を走行用の駆動源として用いるEV走行モードにおいて、前記ブレーキが係合されると共に前記クラッチが解放されることでモード1が、前記ブレーキ及びクラッチが共に係合されることでモード2がそれぞれ成立させられる。前記エンジンを駆動させると共に、前記第1電動機及び第2電動機により必要に応じて駆動乃至発電等を行うハイブリッド走行モードにおいて、前記ブレーキが係合されると共に前記クラッチが解放されることでモード3が、前記ブレーキが解放されると共に前記クラッチが係合されることでモード4が、前記ブレーキ及びクラッチが共に解放されることでモード5がそれぞれ成立させられる。
 本発明において、好適には、前記クラッチが係合させられ、且つ、前記ブレーキが解放させられている場合における前記第1差動機構及び第2差動機構それぞれにおける各回転要素の共線図における並び順は、前記第1差動機構及び第2差動機構それぞれにおける第2回転要素及び第3回転要素に対応する回転速度を重ねて表した場合に、前記第1差動機構における第1回転要素、前記第2差動機構における第1回転要素、前記第1差動機構における第2回転要素及び第2差動機構における第2回転要素、前記第1差動機構における第3回転要素及び第2差動機構における第3回転要素の順である。
 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明に用いる図面において、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。
 図1は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両用駆動装置10(以下、単に駆動装置10という)の構成を説明する骨子図である。この図1に示すように、本実施例の駆動装置10は、例えばFF(前置エンジン前輪駆動)型車両等に好適に用いられる横置き用の装置であり、主動力源であるエンジン12、第1電動機MG1、第2電動機MG2、第1差動機構としての第1遊星歯車装置14、及び第2差動機構としての第2遊星歯車装置16を共通の中心軸CE上に備えて構成されている。前記駆動装置10は、中心軸CEに対して略対称的に構成されており、図1においては中心線の下半分を省略して図示している。以下の各実施例についても同様である。
 前記エンジン12は、例えば、気筒内噴射されるガソリン等の燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン等の内燃機関である。前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2は、好適には、何れも駆動力を発生させるモータ(発動機)及び反力を発生させるジェネレータ(発電機)としての機能を有する所謂モータジェネレータであり、それぞれのステータ(固定子)18、22が非回転部材であるハウジング(ケース)26に固設されると共に、各ステータ18、22の内周側にロータ(回転子)20、24を備えて構成されている。
 前記第1遊星歯車装置14は、ギヤ比がρ1であるシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、第1回転要素としてのサンギヤS1、ピニオンギヤP1を自転及び公転可能に支持する第2回転要素としてのキャリアC1、及びピニオンギヤP1を介してサンギヤS1と噛み合う第3回転要素としてのリングギヤR1を回転要素(要素)として備えている。前記第2遊星歯車装置16は、ギヤ比がρ2であるシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、第1回転要素としてのサンギヤS2、ピニオンギヤP2を自転及び公転可能に支持する第2回転要素としてのキャリアC2、及びピニオンギヤP2を介してサンギヤS2と噛み合う第3回転要素としてのリングギヤR2を回転要素(要素)として備えている。
 前記第1遊星歯車装置14のサンギヤS1は、前記第1電動機MG1のロータ20に連結されている。前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1は、前記エンジン12のクランク軸と一体的に回転させられる入力軸28に連結されている。この入力軸28は、前記中心軸CEを軸心とするものであり、以下の実施例において、特に区別しない場合には、この中心軸CEの軸心の方向を軸方向(軸心方向)という。前記第1遊星歯車装置14のリングギヤR1は、出力回転部材である出力歯車30に連結されると共に、前記第2遊星歯車装置16のリングギヤR2と相互に連結されている。前記第2遊星歯車装置16のサンギヤS2は、前記第2電動機MG2のロータ24に連結されている。
 前記出力歯車30から出力された駆動力は、図示しない差動歯車装置及び車軸等を介して図示しない左右一対の駆動輪へ伝達される。一方、車両の走行路面から駆動輪に対して入力されるトルクは、前記差動歯車装置及び車軸等を介して前記出力歯車30から前記駆動装置10へ伝達(入力)される。前記入力軸28における前記エンジン12と反対側の端部には、例えばベーンポンプ等の機械式オイルポンプ32が連結されており、前記エンジン12の駆動に伴い後述する油圧制御回路60等の元圧とされる油圧が出力されるようになっている。このオイルポンプ32に加えて、電気エネルギにより駆動される電動式オイルポンプが設けられたものであってもよい。
 前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との間には、それらキャリアC1とC2との間を選択的に係合させる(キャリアC1とC2との間を断接する)クラッチCLが設けられている。前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2と非回転部材である前記ハウジング26との間には、そのハウジング26に対して前記キャリアC2を選択的に係合(固定)させるブレーキBKが設けられている。これらのクラッチCL及びブレーキBKは、好適には、何れも油圧制御回路60から供給される油圧に応じて係合状態が制御される(係合乃至解放させられる)油圧式係合装置であり、例えば、湿式多板型の摩擦係合装置等が好適に用いられるが、噛合式の係合装置すなわち所謂ドグクラッチ(噛合クラッチ)であってもよい。更には、電磁式クラッチや磁粉式クラッチ等、電子制御装置40から供給される電気的な指令に応じて係合状態が制御される(係合乃至解放させられる)ものであってもよい。
 図1に示すように、前記駆動装置10において、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16は、それぞれ前記入力軸28と同軸上(中心軸CE上)に配置されており、且つ、前記中心軸CEの軸方向において対向する位置に配置されている。すなわち、前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1遊星歯車装置14は、前記第2遊星歯車装置16に対して前記エンジン12側に配置されている。前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1電動機MG1は、前記第1遊星歯車装置14に対して前記エンジン12側に配置されている。前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第2電動機MG1は、前記第2遊星歯車装置16に対して前記エンジン12の反対側に配置されている。すなわち、前記第1電動機MG1、第2電動機MG2は、前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16を間に挟んで対向する位置に配置されている。すなわち、前記駆動装置10においては、前記中心軸CEの軸方向において、前記エンジン12側から前記第1電動機MG1、第1遊星歯車装置14、クラッチCL、第2遊星歯車装置16、ブレーキBK、第2電動機MG2の順でそれらの構成が同軸上に配置されている。
 図2は、前記駆動装置10の駆動を制御するためにその駆動装置10に備えられた制御系統の要部を説明する図である。この図2に示す電子制御装置40は、CPU、ROM、RAM、及び入出力インターフェイス等を含んで構成され、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行する所謂マイクロコンピュータであり、前記エンジン12の駆動制御や、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2に関するハイブリッド駆動制御をはじめとする前記駆動装置10の駆動に係る各種制御を実行する。すなわち、本実施例においては、前記電子制御装置40が前記駆動装置10の適用されたハイブリッド車両の駆動制御装置に相当する。この電子制御装置40は、前記エンジン12の出力制御用や前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の作動制御用といったように、必要に応じて各制御毎に個別の制御装置として構成される。
 図2に示すように、前記電子制御装置40には、前記駆動装置10の各部に設けられたセンサやスイッチ等から各種信号が供給されるように構成されている。すなわち、アクセル開度センサ42により運転者の出力要求量に対応する図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ACCを表す信号、エンジン回転速度センサ44により前記エンジン12の回転速度であるエンジン回転速度NEを表す信号、MG1回転速度センサ46により前記第1電動機MG1の回転速度NMG1を表す信号、MG2回転速度センサ48により前記第2電動機MG2の回転速度NMG2を表す信号、出力回転速度センサ50により車速Vに対応する前記出力歯車30の回転速度NOUTを表す信号、MG1温度センサ52により前記第1電動機MG1の温度TmMG1を表す信号、MG2温度センサ53により前記第2電動機MG2の温度TmMG2を表す信号、及びバッテリSOCセンサ54により図示しないバッテリの充電容量(充電状態)SOCを表す信号等が、それぞれ上記電子制御装置40に供給される。
 前記電子制御装置40からは、前記駆動装置10の各部に作動指令が出力されるように構成されている。すなわち、前記エンジン12の出力を制御するエンジン出力制御指令として、燃料噴射装置による吸気配管等への燃料供給量を制御する燃料噴射量信号、点火装置による前記エンジン12の点火時期(点火タイミング)を指令する点火信号、及び電子スロットル弁のスロットル弁開度θTHを操作するためにスロットルアクチュエータへ供給される電子スロットル弁駆動信号等が、そのエンジン12の出力を制御するエンジン制御装置56へ出力される。前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の作動を指令する指令信号がインバータ58へ出力され、そのインバータ58を介してバッテリからその指令信号に応じた電気エネルギが前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2に供給されてそれら第1電動機MG1及び第2電動機MG2の出力(トルク)が制御される。前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により発電された電気エネルギが前記インバータ58を介してバッテリに供給され、そのバッテリに蓄積されるようになっている。前記クラッチCL、ブレーキBKの係合状態を制御する指令信号が油圧制御回路60に備えられたリニアソレノイド弁等の電磁制御弁へ供給され、それら電磁制御弁から出力される油圧が制御されることで前記クラッチCL、ブレーキBKの係合状態が制御されるようになっている。
 前記駆動装置10は、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2を介して運転状態が制御されることにより、入力回転速度と出力回転速度の差動状態が制御される電気式差動部として機能する。例えば、前記第1電動機MG1により発電された電気エネルギを前記インバータ58を介してバッテリや第2電動機MG2へ供給する。これにより、前記エンジン12の動力の主要部は機械的に前記出力歯車30へ伝達される一方、その動力の一部は前記第1電動機MG1の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、前記インバータ58を通してその電気エネルギが前記第2電動機MG2へ供給される。そして、その第2電動機MG2が駆動されて第2電動機MG2から出力された動力が前記出力歯車30へ伝達される。この電気エネルギの発生から第2電動機MG2で消費されるまでに関連する機器により、前記エンジン12の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。
 以上のように構成された駆動装置10が適用されたハイブリッド車両においては、前記エンジン12、第1電動機MG1、及び第2電動機MG2の駆動状態、及び前記クラッチCL、ブレーキBKの係合状態等に応じて、複数の走行モードの何れかが選択的に成立させられる。図3は、前記駆動装置10において成立させられる5種類の走行モードそれぞれにおける前記クラッチCL、ブレーキBKの係合状態を示す係合表であり、係合を「○」で、解放を空欄でそれぞれ示している。この図3に示す走行モード「EV-1」、「EV-2」は、何れも前記エンジン12の運転が停止させられると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方を走行用の駆動源として用いるEV走行モードである。「HV-1」、「HV-2」、「HV-3」は、何れも前記エンジン12を例えば走行用の駆動源として駆動させると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により必要に応じて駆動乃至発電等を行うハイブリッド走行モードである。このハイブリッド走行モードにおいて、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方により反力を発生させるものであってもよく、無負荷の状態で空転させるものであってもよい。
 図3に示すように、前記駆動装置10においては、前記エンジン12の運転が停止させられると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方を走行用の駆動源として用いるEV走行モードにおいて、前記ブレーキBKが係合されると共に前記クラッチCLが解放されることでモード1(走行モード1)である「EV-1」が、前記ブレーキBK及びクラッチCLが共に係合されることでモード2(走行モード2)である「EV-2」がそれぞれ成立させられる。前記エンジン12を例えば走行用の駆動源として駆動させると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により必要に応じて駆動乃至発電等を行うハイブリッド走行モードにおいて、前記ブレーキBKが係合されると共に前記クラッチCLが解放されることでモード3(走行モード3)である「HV-1」が、前記ブレーキBKが解放されると共に前記クラッチCLが係合されることでモード4(走行モード4)である「HV-2」が、前記ブレーキBK及びクラッチCLが共に解放されることでモード5(走行モード5)である「HV-3」がそれぞれ成立させられる。
 図4~図7は、前記駆動装置10(第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16)において、前記クラッチCL及びブレーキBKそれぞれの係合状態に応じて連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示しており、横軸方向において前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16のギヤ比ρの相対関係を示し、縦軸方向において相対的回転速度を示す二次元座標である。車両前進時における前記出力歯車30の回転方向を正の方向(正回転)として各回転速度を表している。横線X1は回転速度零を示している。縦線Y1~Y4は、左から順に実線Y1が前記第1遊星歯車装置14のサンギヤS1(第1電動機MG1)、破線Y2が前記第2遊星歯車装置16のサンギヤS2(第2電動機MG2)、実線Y3が前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1(エンジン12)、破線Y3′が前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2、実線Y4が前記第1遊星歯車装置14のリングギヤR1(出力歯車30)、破線Y4′が前記第2遊星歯車装置16のリングギヤR2それぞれの相対回転速度を示している。図4~図7においては、縦線Y3及びY3′、縦線Y4及びY4′をそれぞれ重ねて表している。ここで、前記リングギヤR1及びR2は相互に連結されているため、縦線Y4、Y4′にそれぞれ示すリングギヤR1及びR2の相対回転速度は等しい。
 図4~図7においては、前記第1遊星歯車装置14における3つの回転要素の相対的な回転速度を実線L1で、前記第2遊星歯車装置16における3つの回転要素の相対的な回転速度を破線L2でそれぞれ示している。前記縦線Y1~Y4(Y2~Y4′)の間隔は、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16の各ギヤ比ρ1、ρ2に応じて定められている。すなわち、前記第1遊星歯車装置14における3つの回転要素に対応する縦線Y1、Y3、Y4に関して、サンギヤS1とキャリアC1との間が1に対応するものとされ、キャリアC1とリングギヤR1との間がρ1に対応するものとされる。前記第2遊星歯車装置16における3つの回転要素に対応する縦線Y2、Y3′、Y4′に関して、サンギヤS2とキャリアC2との間が1に対応するものとされ、キャリアC2とリングギヤR2との間がρ2に対応するものとされる。すなわち、前記駆動装置10において、好適には、前記第1遊星歯車装置14のギヤ比ρ1よりも前記第2遊星歯車装置16のギヤ比ρ2の方が大きい(ρ2>ρ1)。以下、図4~図7を用いて前記駆動装置10における各走行モードについて説明する。
 図3に示す「EV-1」は、前記駆動装置10におけるモード1(走行モード1)に相当するものであり、好適には、前記エンジン12の運転が停止させられると共に、前記第2電動機MG2が走行用の駆動源として用いられるEV走行モードである。図4は、このモード1に対応する共線図であり、この共線図を用いて説明すれば、前記クラッチCLが解放されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との相対回転が可能とされている。前記ブレーキBKが係合されることで前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2が非回転部材である前記ハウジング26に対して連結(固定)され、その回転速度が零とされている。このモード1においては、前記第2遊星歯車装置16において、前記サンギヤS2の回転方向と前記リングギヤR2の回転方向とが逆方向となり、前記第2電動機MG2により負のトルク(負の方向のトルク)が出力されると、そのトルクにより前記リングギヤR2すなわち出力歯車30は正の方向に回転させられる。すなわち、前記第2電動機MG2により負のトルクを出力させることにより、前記駆動装置10の適用されたハイブリッド車両を前進走行させることができる。この場合において、好適には、前記第1電動機MG1は空転させられる。このモード1では、前記キャリアC1及びC2の相対回転が許容されると共に、そのキャリアC2が非回転部材に連結された所謂THS(Toyota Hybrid System)を搭載した車両におけるEV走行と同様のEV走行制御を行うことができる。
 図3に示す「EV-2」は、前記駆動装置10におけるモード2(走行モード2)に相当するものであり、好適には、前記エンジン12の運転が停止させられると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方が走行用の駆動源として用いられるEV走行モードである。図5は、このモード2に対応する共線図であり、この共線図を用いて説明すれば、前記クラッチCLが係合されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との相対回転が不能とされている。更に、前記ブレーキBKが係合されることで前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2及びそのキャリアC2に係合された前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1が非回転部材である前記ハウジング26に対して連結(固定)され、その回転速度が零とされている。このモード2においては、前記第1遊星歯車装置14において、前記サンギヤS1の回転方向と前記リングギヤR1の回転方向とが逆方向となると共に、前記第2遊星歯車装置16において、前記サンギヤS2の回転方向と前記リングギヤR2の回転方向とが逆方向となる。すなわち、前記第1電動機MG1乃至前記第2電動機MG2により負のトルク(負の方向のトルク)が出力されると、そのトルクにより前記リングギヤR1及びR2すなわち出力歯車30は正の方向に回転させられる。すなわち、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方により負のトルクを出力させることにより、前記駆動装置10の適用されたハイブリッド車両を前進走行させることができる。
 前記モード2においては、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方により発電を行う形態を成立させることもできる。この形態においては、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の一方或いは両方により走行用の駆動力(トルク)を分担して発生させることが可能となり、各電動機を効率の良い動作点で動作させたり、熱によるトルク制限等の制約を緩和する走行等が可能となる。更に、バッテリの充電状態が満充電の場合等、回生による発電が許容されない場合に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の一方或いは両方を空転させることも可能である。すなわち、前記モード2においては、幅広い走行条件においてEV走行を行うことや、長時間継続してEV走行を行うことが可能となる。従って、前記モード2は、プラグインハイブリッド車両等、EV走行を行う割合が高いハイブリッド車両において好適に採用される。
 図3に示す「HV-1」は、前記駆動装置10におけるモード3(走行モード3)に相当するものであり、好適には、前記エンジン12が駆動されて走行用の駆動源として用いられると共に、必要に応じて前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2による駆動乃至発電が行われるハイブリッド走行モードである。図4の共線図は、このモード3に対応するものでもあり、この共線図を用いて説明すれば、前記クラッチCLが解放されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との相対回転が可能とされている。前記ブレーキBKが係合されることで前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2が非回転部材である前記ハウジング26に対して連結(固定)され、その回転速度が零とされている。このモード3においては、前記エンジン12が駆動させられ、その出力トルクにより前記出力歯車30が回転させられる。この際、前記第1遊星歯車装置14において、前記第1電動機MG1により反力トルクを出力させることで、前記エンジン12からの出力の前記出力歯車30への伝達が可能とされる。前記第2遊星歯車装置16においては、前記ブレーキBKが係合されていることで、前記サンギヤS2の回転方向と前記リングギヤR2の回転方向とが逆方向となる。すなわち、前記第2電動機MG2により負のトルク(負の方向のトルク)が出力されると、そのトルクにより前記リングギヤR1及びR2すなわち出力歯車30は正の方向に回転させられる。
 図3に示す「HV-2」は、前記駆動装置10におけるモード4(走行モード4)に相当するものであり、好適には、前記エンジン12が駆動されて走行用の駆動源として用いられると共に、必要に応じて前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2による駆動乃至発電が行われるハイブリッド走行モードである。図6は、このモード4に対応する共線図であり、この共線図を用いて説明すれば、前記クラッチCLが係合されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との相対回転が不能とされており、前記キャリアC1及びC2が一体的に回転させられる1つの回転要素として動作する。前記リングギヤR1及びR2は相互に連結されていることで、それらリングギヤR1及びR2は一体的に回転させられる1つの回転要素として動作する。すなわち、前記モード4において、前記駆動装置10における前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16における回転要素は、全体として4つの回転要素を備えた差動機構として機能する。すなわち、図6において紙面向かって左から順に示す4つの回転要素であるサンギヤS1(第1電動機MG1)、サンギヤS2(第2電動機MG2)、相互に連結されたキャリアC1及びC2(エンジン12)、相互に連結されたリングギヤR1及びR2(出力歯車30)の順に結合した複合スプリットモードとなる。
 図6に示すように、前記モード4において、好適には、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16における各回転要素の共線図における並び順が、縦線Y1で示すサンギヤS1、縦線Y2で示すサンギヤS2、縦線Y3(Y3′)で示すキャリアC1及びC2、縦線Y4(Y4′)で示すリングギヤR1及びR2の順となる。前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16それぞれのギヤ比ρ1、ρ2は、共線図において図6に示すように前記サンギヤS1に対応する縦線Y1と前記サンギヤS2に対応する縦線Y2とが上記の並び順となるように、すなわち縦線Y1と縦線Y3との間隔が、縦線Y2と縦線Y3′との間隔よりも広くなるように定められている。換言すれば、サンギヤS1、S2とキャリアC1、C2との間が1に対応するものとされ、キャリアC1、C2とリングギヤR1、R2との間がρ1、ρ2に対応することから、前記駆動装置10においては、前記第1遊星歯車装置14のギヤ比ρ1よりも前記第2遊星歯車装置16のギヤ比ρ2の方が大きい。
 前記モード4においては、前記クラッチCLが係合されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2とが連結されており、それらキャリアC1及びC2が一体的に回転させられる。このため、前記エンジン12の出力に対して、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の何れによっても反力を受けることができる。すなわち、前記エンジン12の駆動に際して、その反力を前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の一方乃至両方で分担して受けることが可能となり、効率の良い動作点で動作させたり、熱によるトルク制限等の制約を緩和する走行等が可能となる。例えば、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2のうち、効率良く動作できる方の電動機により優先的に反力を受けるように制御することで、効率の向上を図ることができる。更に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の何れかにおいて熱によるトルク制限がなされた場合に、トルク制限がなされていない電動機の回生乃至出力によって駆動力をアシストすることで、前記エンジン12の駆動に必要な反力を確保すること等が可能とされる。
 図3に示す「HV-3」は、前記駆動装置10におけるモード5(走行モード5)に相当するものであり、好適には、前記エンジン12が駆動されて走行用の駆動源として用いられると共に、必要に応じて前記第1電動機MG1による駆動乃至発電が行われるハイブリッド走行モードである。このモード5においては、前記第2電動機MG2を駆動系から切り離して前記エンジン12及び第1電動機MG1により駆動を行う等の形態を実現することができる。図7は、このモード5に対応する共線図であり、この共線図を用いて説明すれば、前記クラッチCLが解放されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との相対回転が可能とされている。前記ブレーキBKが解放されることで前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2が非回転部材である前記ハウジング26に対して相対回転可能とされている。斯かる構成においては、前記第2電動機MG2を駆動系(動力伝達経路)から切り離して停止させておくことが可能である。
 前記モード3においては、前記ブレーキBKが係合されているため、車両走行時において前記第2電動機MG2は前記出力歯車30(リングギヤR2)の回転に伴い常時回転させられる。斯かる形態において、比較的高回転となる領域では前記第2電動機MG2の回転速度が限界値(上限値)に達することや、前記リングギヤR2の回転速度が増速されて前記サンギヤS2に伝達されること等から、効率向上の観点からは比較的高車速時に前記第2電動機MG2を常時回転させておくことは必ずしも好ましくない。一方、前記モード5においては、比較的高車速時に前記第2電動機MG2を駆動系から切り離して前記エンジン12及び第1電動機MG1により駆動を行う形態を実現することで、その第2電動機MG2の駆動が不要な場合における引き摺り損失を低減できることに加え、その第2電動機MG2に許容される最高回転速度(上限値)に起因する最高車速への制約を解消すること等が可能とされる。
 以上の説明から明らかなように、前記駆動装置10においては、前記エンジン12が駆動されて走行用の駆動源として用いられるハイブリッド走行に関して、前記クラッチCL及びブレーキBKの係合乃至解放の組み合わせにより、HV-1(モード3)、HV-2(モード4)、及びHV-3(モード5)の3つのモードを選択的に成立させることができる。これにより、例えば車両の車速や変速比等に応じてそれら3つのモードのうち最も伝達効率の高いモードを選択的に成立させることで、伝達効率の向上延いては燃費の向上を実現することができる。
 図8は、前記電子制御装置40に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。この図8に示すエンジン始動判定部70は、前記エンジン12が停止させられた状態からのそのエンジン12の始動を判定する。例えば、車両発進時において、前記バッテリSOCセンサ54により検出されるバッテリSOCが予め定められた規定値以下である場合には、斯かる車両発進に際して前記エンジン12の始動を判定する。或いは、車両が走行している状態において、前記アクセル開度センサ42により検出されるアクセル開度ACC、前記出力回転速度センサ50により検出される出力回転速度NOUTに対応する車速V、及び前記バッテリSOCセンサ54により検出されるバッテリSOC等に基づいて判定される走行モードに対応して、前記エンジン12の始動を判定する。すなわち、前記エンジン12を停止させると共に前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方を走行用の駆動源とする走行モードであるEV走行モードから、前記エンジン12を駆動させる走行モードであるハイブリッド走行モードへの移行が判定された場合には、前記エンジン12の始動を判定する。具体的には、図3に示す前記モード1(EV-1)乃至モード2(EV-2)が成立させられている状態から、前記モード3(HV-1)、モード4(HV-2)、乃至モード5(HV-3)への移行が判定された場合には、前記エンジン12の始動を判定する。例えば、前記バッテリSOCセンサ54により検出されるバッテリSOCが予め定められた規定値以下となった場合に前記EV走行モードからハイブリッド走行モードへの移行すなわち前記エンジン12の始動を判定する。
 クラッチ係合制御部72は、前記油圧制御回路60を介して前記クラッチCLの係合状態を制御する。例えば、前記油圧制御回路60に備えられた、前記クラッチCLに対応する電磁制御弁からの出力圧を制御することで、そのクラッチCLの係合状態を係合乃至解放の間で切り替える制御を行う。ブレーキ係合制御部74は、前記油圧制御回路60を介して前記ブレーキBKの係合状態を制御する。例えば、前記油圧制御回路60に備えられた、前記ブレーキBKに対応する電磁制御弁からの出力圧を制御することで、そのブレーキBKの係合状態を係合乃至解放の間で切り替える制御を行う。前記クラッチ係合制御部72及びブレーキ係合制御部74は、基本的には、前述のように車両の走行状態に応じて判定された走行モードが成立させられるように前記クラッチCL及びブレーキBKの係合状態を制御する。すなわち、前記モード1~5それぞれに関して、前述した図3に示す組み合わせで前記クラッチCL及びブレーキBKが係合乃至解放されるようにそれらの係合状態を制御する。
 電動機作動制御部76は、前記インバータ58を介して前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の作動を制御する。具体的には、前記インバータ58を介して図示しないバッテリから前記第1電動機MG1、第2電動機MG2へ供給される電気エネルギを制御することによりそれら第1電動機MG1、第2電動機MG2により必要な出力すなわち目標トルク(目標電動機出力)が得られるように制御する。前記第1電動機MG1、第2電動機MG2により発電が行われる際には、それら第1電動機MG1、第2電動機MG2により発電された電気エネルギを前記インバータ58を介してバッテリに蓄積する。
 MG1フェール判定部78は、前記第1電動機MG1のフェールを判定する。すなわち、前記第1電動機MG1の正常の作動を不可能とする故障の発生の有無を判定する。例えば、前記電動機作動制御部76による前記第1電動機MG1の出力を定める指令値と、前記MG1回転速度センサ46により検出される第1電動機回転速度NMG1との乖離に基づいて前記第1電動機MG1における故障の有無を判定する。具体的には、前記電動機作動制御部76による前記第1電動機MG1の出力を定める指令値と、前記MG1回転速度センサ46により検出される第1電動機回転速度NMG1との乖離が規定値以上となった場合に前記第1電動機MG1におけるフェールの発生を判定する。
 トルク制限判定部80は、前記第1電動機MG1、第2電動機MG2におけるトルク制限を判定する。すなわち、前記第1電動機MG1、第2電動機MG2の出力トルクを規定の制限値以下に制限すべき状態であるか否かを判定する。例えば、前記MG1温度センサ52により検出される前記第1電動機MG1の温度TmMG1が予め定められた閾値以上である第1電動機過熱時には、前記第1電動機MG1の出力トルクを規定の制限値以下に制限すべき状態であると判定する。前記MG2温度センサ53により検出される前記第2電動機MG2の温度TmMG2が予め定められた閾値以上である第2電動機過熱時には、前記第2電動機MG2の出力トルクを規定の制限値以下に制限すべき状態であると判定する。前記バッテリSOCセンサ54により検出されるバッテリSOCが予め定められた閾値未満である場合には、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の出力トルクを規定の制限値以下に制限すべき状態であると判定する。前記制限値は、好適には、各状態において異なる値が適宜設定される。
 MG2回転速度判定部82は、前記第2電動機MG2の回転速度NMG2が規定の閾値Nbo以上となったか否かを判定する。この閾値Nboは、前記エンジン12の始動時におけるクランキングに必要な慣性力に対応する値であり、好適には、予め実験的に求められた規定値(一定値)である。すなわち、前記第2電動機MG2の回転速度NMG2を斯かる閾値Nboに対応する回転速度以上に上昇させた後、前記クラッチCLを係合させることで、前記ロータ24の回転に係る慣性力(回転慣性)により前記エンジン12のクランキングに必要なトルクが得られる。
 前記エンジン始動判定部70により前記エンジン12の始動が判定された場合、前記電動機作動制御部76により前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2のうち少なくとも一方の作動を制御することにより、前記エンジン12のクランキングを行う。すなわち、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方のトルクにより前記エンジン12のクランク軸の回転速度に対応する前記入力軸28の回転速度(キャリアC1の回転速度)を引き上げる制御を行う。前記エンジン12のクランク軸の回転速度が規定値以上となった後、前記エンジン制御装置56による前記エンジン12の自律運転が開始される。以下に説明する前記エンジン12の始動制御は、車両停止状態からの発車時(車両発進時)に行われるものであってもよいし、車両が走行を行っている状態における前記エンジン12の始動に際して行われるものであってもよい。
 前記エンジン始動判定部70により前記エンジン12の始動が判定された場合、好適には、前記クラッチ係合制御部72により前記クラッチCLを係合させ、前記電動機作動制御部76により前記第2電動機MG2の作動を制御することで、その第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジン12のクランキングを行う。前記駆動装置10においては、前記クラッチCLの係合により前記エンジン12と第2電動機MG2とが直結状態となり、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により反力を取る状態となる。すなわち、換言すれば、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により反力を取る状態において、前記エンジン始動判定部70により前記エンジン12の始動が判定された場合、前記電動機作動制御部76により前記第2電動機MG2の作動を制御することで、その第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジン12のクランキングを行う。好適には、前記クラッチCLを係合させ且つ前記ブレーキBKを解放させ、専ら前記第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジン12のクランキングを行う。斯かる態様において、前記エンジン12の始動後は図3に示すHV-2(モード4)が成立させられる。このように前記第2電動機MG2による前記エンジン12の始動を行う場合、好適には、駆動軸に反力が出ないように前記第1電動機MG1のトルクを制御することが好ましい。前述のように、前記駆動装置10においては、前記第1遊星歯車装置14のギヤ比ρ1よりも前記第2遊星歯車装置16のギヤ比ρ2の方が大きい。従って、前記第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジン12のクランキングを行うことで、前記第1電動機MG1の出力トルクによりクランキングを行う場合よりも高トルクでのクランキングが可能となり、駆動系の共振点を迅速に切り抜けることができ、前記エンジン12の始動ショックを低減することができる。
 前記エンジン始動判定部70により前記エンジン12の始動が判定された場合、好適には、前記クラッチ係合制御部72により前記クラッチCLを係合させると共に前記ブレーキ係合制御部74により前記ブレーキを解放させ、前記電動機作動制御部76により前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の作動を制御することで、それら第1電動機MG1及び第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジン12のクランキングを行う。前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により協働して前記エンジン12のクランキングのためのトルクを出力させることで、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の何れか一方の出力トルクによりクランキングを行う場合よりも高トルクでのクランキングが可能となり、駆動系の共振点を迅速に切り抜けることができ、前記エンジン12の始動ショックを低減することができる。
 前記エンジン始動判定部70により前記エンジン12の始動が判定された場合において、前記第1電動機MG1のフェール時乃至過熱時等、その第1電動機MG1の出力トルクが制限される場合、好適には、前記クラッチCLを係合させると共に前記ブレーキBKを解放させ、専ら前記第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジンの始動を行う。例えば、前記MG1フェール判定部78により前記第1電動機MG1のフェールが判定された場合には、前記クラッチCLを係合させると共に前記ブレーキBKを解放させ、専ら前記第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジンの始動を行う。前記トルク制限判定部80により判定される前記第1電動機MG1の出力トルク制限値が、前記エンジン12のクランキングに必要なトルク未満である場合には、前記クラッチCLを係合させると共に前記ブレーキBKを解放させ、専ら前記第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジンの始動を行う。
 前記エンジン始動判定部70により前記エンジン12の始動が判定された場合において、前記第1電動機MG1のフェール時乃至過熱時等、その第1電動機MG1の出力トルクが制限される場合であり、且つ、前記エンジン12のクランキングに必要なトルクを前記第2電動機MG2によって出力できない場合には、前記クラッチCL及びブレーキBKを共に解放させ、前記第2電動機MG2を空転させてその回転速度NMG2を上昇させた後、前記クラッチCLを係合させることにより前記エンジン12の始動を行う。好適には、前記MG1フェール判定部78により前記第1電動機MG1のフェールが判定され、且つ、前記トルク制限判定部80により判定される前記第2電動機MG2の出力トルク制限値が、前記エンジン12のクランキングに必要なトルク未満である場合に斯かる制御を実行する。好適には、前記トルク制限判定部80により判定される前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の出力トルク制限値が、共に前記エンジン12のクランキングに必要なトルク未満である場合に斯かる制御を実行する。具体的には、前記クラッチ係合制御部72及びブレーキ係合制御部74により前記クラッチCL及びブレーキBKを共に解放させ、前記電動機作動制御部78により前記第2電動機MG2を空転させてその回転速度NMG2を上昇させ、前記MG2回転速度判定部82により前記第2電動機MG2の回転速度NMG2が規定の閾値Nbo以上となったことが判定された後、前記クラッチ係合制御部72により前記クラッチCLを係合させる。斯かる制御により、前記エンジン12のクランキングに必要なトルクが実現され、前記エンジン12のクランク軸の回転速度が規定値以上となった後、前記エンジン制御装置56による前記エンジン12の自律運転が開始される。
 前記エンジン始動判定部70により前記エンジン12の始動が判定された場合において、前記ブレーキBKのフェール時すなわち前記油圧制御回路60等の油圧系統の故障により前記ブレーキBKの正常な係合制御を行うことができない場合には、前記クラッチ係合制御部72により前記クラッチCLを係合させ、前記電動機作動制御部76により前記第2電動機MG2の作動を制御することで、その第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジン12のクランキングを行う。前記ブレーキBKのフェール時に前記第1電動機MG1の出力トルクにより前記エンジン12の始動を行うことを考えると、前記エンジン12の始動に係る反力をキャンセルできないため出力側(出力軸)に駆動力が伝達されてしまい、車両挙動に影響を及ぼし運転者に違和感を与えるおそれがある。一方、前述のように、前記ブレーキBKのフェール時には前記第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジン12の始動を行うことで、出力側への駆動力の伝達を抑制して車両挙動への影響を好適に抑制することができる。
 図9は、前記電子制御装置40によるエンジン始動制御の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
 先ず、ステップ(以下、ステップを省略する)SA1において、前記エンジン12の始動が判定されると共に、前記第1電動機MG1が正常に作動しないフェール時であるか否かが判断される。このSA1の判断が否定される場合には、SA2において、前記第1電動機MG1の出力トルクにより前記エンジン12の始動のためのクランキングが行われた後、本ルーチンが終了させられるが、SA1の判断が肯定される場合には、SA3において、前記第2電動機MG2により前記エンジン12の始動のためのクランキングに必要なトルクを出力可能であるか否かが判断される。このSA3の判断が肯定される場合には、SA4において、前記クラッチCLが係合されると共に前記ブレーキBKが解放され、SA5において、専ら前記第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジン12の始動のためのクランキングが行われた後、本ルーチンが終了させられるが、SA3の判断が否定される場合には、SA6において、前記クラッチCL及びブレーキBKが共に解放された状態において前記第2電動機MG2が空転させられ、その第2電動機MG2の回転速度NMG2が上昇させられる。次に、SA7において、前記第2電動機MG2の回転速度NMG2が予め定められた閾値Nboより大きいか否かが判断される。このSA7の判断が否定される場合には、SA7の判断が繰り返されることにより待機させられるが、SA7の判断が肯定される場合には、SA8において、前記クラッチCLが係合させられることにより前記エンジン12の始動のためのクランキングが行われた後、本ルーチンが終了させられる。
 図10は、前記電子制御装置40によるエンジン始動制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
 先ず、SB1において、前記エンジン12の始動が判定されると共に、前記第1電動機MG1の温度が規定値以上となったこと等によりその第1電動機MG1の出力トルクが制限される状態であるか否かが判断される。このSB1の判断が否定される場合には、SB2において、前記第1電動機MG1の出力トルクにより前記エンジン12の始動のためのクランキングが行われた後、本ルーチンが終了させられるが、SB1の判断が肯定される場合には、SB3において、前記クラッチCLが係合されると共に前記ブレーキBKが解放される。次に、SB4において、前記第1電動機及び第2電動機MG2の出力トルク(専ら第2電動機MG2の出力トルクであってもよい)により前記エンジン12の始動のためのクランキングが行われた後、本ルーチンが終了させられる。
 図11は、前記電子制御装置40によるエンジン始動制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
 先ず、SC1において、前記エンジン12の始動が判定されると共に、前記バッテリSOCの低下又は前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の温度が規定値以上となったこと等により前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の出力トルクが制限される状態であるか否かが判断される。このSC1の判断が否定される場合には、SC2において、前記第1電動機MG1の出力トルクにより前記エンジン12の始動のためのクランキングが行われた後、本ルーチンが終了させられるが、SC1の判断が肯定される場合には、SC3において、前記クラッチCL及びブレーキBKが共に解放させられる。次に、SC4において、前記第2電動機MG2が空転させられ、その第2電動機MG2の回転速度NMG2が上昇させられる。次に、SC5において、前記第2電動機MG2の回転速度NMG2が予め定められた閾値Nboより大きいか否かが判断される。このSC5の判断が否定される場合には、SC5の判断が繰り返されることにより待機させられるが、SC5の判断が肯定される場合には、SC6において、前記クラッチCLが係合させられることにより前記エンジン12の始動のためのクランキングが行われた後、本ルーチンが終了させられる。
 以上の制御において、SA1、SB1、及びSC1が前記エンジン始動判定部70の動作に、SA4、SA8、SB3、SC3、及びSC6が前記クラッチ係合制御部72の動作に、SA4、SB3、及びSC3が前記ブレーキ係合制御部74の動作に、SA2、SA5、SA6、SB2、SB4、SC2、及びSC4が前記電動機作動制御部76の動作に、SA1が前記MG1フェール判定部78の動作に、SB1及びSC1が前記トルク制限判定部80の動作に、SA7及びSC5が前記MG2回転速度判定部82の動作に、それぞれ対応する。
 続いて、本発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
 図12~図17は、本発明が好適に適用される他のハイブリッド車両用駆動装置100、110、120、130、140、150の構成をそれぞれ説明する骨子図である。本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、図12に示す駆動装置100や図13に示す駆動装置110のように、中心軸CE方向の前記第1電動機MG1、第1遊星歯車装置14、第2電動機MG2、第2遊星歯車装置16、クラッチCL及びブレーキBKの配置(配列)を変更した構成にも好適に適用される。図14に示す駆動装置120のように、前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2と非回転部材である前記ハウジング26との間に、そのキャリアC2のハウジング26に対する一方向の回転を許容し且つ逆方向の回転を阻止する一方向クラッチ(ワンウェイクラッチ)OWCを、前記ブレーキBKと並列に備えた構成にも好適に適用される。図15に示す駆動装置130、図16に示す駆動装置140、図17に示す駆動装置150のように、前記シングルピニオン型の第2遊星歯車装置16の代替として、第2差動機構としてのダブルピニオン型の第2遊星歯車装置16′を備えた構成にも好適に適用される。この第2遊星歯車装置16′は、第1回転要素としてのサンギヤS2′、相互に噛み合わされた複数のピニオンギヤP2′を自転及び公転可能に支持する第2回転要素としてのキャリアC2′、及びピニオンギヤP2′を介してサンギヤS2′と噛み合う第3回転要素としてのリングギヤR2′を回転要素(要素)として備えたものである。
 図18~図20は、前記駆動装置10の代替として、本発明が好適に適用される他のハイブリッド車両用駆動装置160、170、180の構成及び作動をそれぞれ説明する共線図である。図18~図20では、前述した図4~7等の共線図と同様に、前記第1遊星歯車装置14におけるサンギヤS1、キャリアC1、リングギヤR1の相対的な回転速度を実線L1で、前記第2遊星歯車装置16におけるサンギヤS2、キャリアC2、リングギヤR2の相対的な回転速度を破線L2でそれぞれ示している。図18に示すハイブリッド車両用駆動装置160では、前記第1遊星歯車装置14のサンギヤS1、キャリアC1、及びリングギヤR1は、前記第1電動機MG1、前記エンジン12、及び前記第2電動機MG2にそれぞれ連結されている。前記第2遊星歯車装置16のサンギヤS2、キャリアC2、及びリングギヤR2は、前記第2電動機MG2、前記出力歯車30、及び前記ブレーキBKを介して前記ハウジング26にそれぞれ連結されている。前記サンギヤS1とリングギヤR2とが前記クラッチCLを介して選択的に連結されている。前記リングギヤR1とサンギヤS2とが相互に連結されている。図19に示すハイブリッド車両用駆動装置170では、前記第1遊星歯車装置14のサンギヤS1、キャリアC1、及びリングギヤR1は、前記第1電動機MG1、前記出力歯車30、及び前記エンジン12にそれぞれ連結されている。前記第2遊星歯車装置16のサンギヤS2、キャリアC2、及びリングギヤR2は、前記第2電動機MG2、前記出力歯車30、及び前記ブレーキBKを介して前記ハウジング26にそれぞれ連結されている。前記サンギヤS1と前記リングギヤR2とが前記クラッチCLを介して選択的に連結されている。前記クラッチC1及びC2が相互に連結されている。図20に示すハイブリッド車両用駆動装置180では、前記第1遊星歯車装置14のサンギヤS1、キャリアC1、及びリングギヤR1は、前記第1電動機MG1、前記出力歯車30、及び前記エンジン12にそれぞれ連結されている。前記第2遊星歯車装置16のサンギヤS2、キャリアC2、及びリングギヤR2は、前記第2電動機MG2、前記ブレーキBKを介して前記ハウジング26、及び前記出力歯車30にそれぞれ連結されている。前記リングギヤR1とキャリアC2とがクラッチCLを介して選択的に連結されている。前記キャリアC1とリングギヤR2とが相互に連結されている。
 図18~図20に示す実施例では、前述した図4~7等に示す実施例と同様に、共線図上において4つの回転要素を有する(4つの回転要素として表現される)第1差動機構としての第1遊星歯車装置14及び第2差動機構としての第2遊星歯車装置16、16′と、それら4つの回転要素にそれぞれ連結された第1電動機MG1、第2電動機MG2、エンジン12、及び出力回転部材(出力歯車30)とを、備え、前記4つの回転要素のうちの1つは、前記第1遊星歯車装置14の回転要素と前記第2遊星歯車装置16、16′の回転要素とがクラッチCLを介して選択的に連結され、そのクラッチCLによる係合対象となる前記第2遊星歯車装置16、16′の回転要素が、非回転部材であるハウジング26に対してブレーキBKを介して選択的に連結されるハイブリッド車両の駆動制御装置である点で、共通している。すなわち、図8等を用いて前述した本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、図18~図20に示す構成にも好適に適用される。
 このように、本実施例によれば、クラッチCLが係合された状態において全体として4つの回転要素を有する(図4~図7等に示す共線図上において4つの回転要素として表される)第1差動機構である第1遊星歯車装置14及び第2差動機構である第2遊星歯車装置16、16′と、それら4つの回転要素にそれぞれ連結されたエンジン12、第1電動機MG1、第2電動機MG2、及び出力回転部材である出力歯車30とを、備え、前記4つの回転要素のうちの1つは、前記第1差動機構の回転要素と前記第2差動機構の回転要素とがクラッチCLを介して選択的に連結され、そのクラッチCLによる係合対象となる前記第1差動機構又は前記第2差動機構の回転要素が、非回転部材であるハウジング26に対してブレーキBKを介して選択的に連結されるハイブリッド車両の駆動制御装置であって、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により反力を取る状態において、前記第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジン12の始動を行うものであることから、例えば前記第1電動機MG1のフェール時等においても、前記第2電動機MG2のクランキングにより好適に前記エンジン12の始動を行うことができる。すなわち、エンジン12の好適な始動を実現するハイブリッド車両の駆動制御装置としての電子制御装置40を提供することができる。
 前記クラッチCLを係合させると共に前記ブレーキBKを解放させ、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方の出力トルクにより前記エンジン12の始動を行うものであるため、例えば前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により協働してクランキングを行うことで、駆動系の共振点を迅速に切り抜けることができ、エンジン12の始動ショックを低減することができる。
 前記第1電動機MG1のフェール時には、前記クラッチCLを係合させると共に前記ブレーキBKを解放させ、専ら前記第2電動機MG2の出力トルクにより前記エンジン12の始動を行うものであるため、前記第1電動機MG1のフェール時等においても、前記第2電動機MG2のクランキングにより好適に前記エンジン12の始動を行うことができる。
 前記エンジン12のクランキングに必要なトルクを前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の何れによっても出力できない場合には、前記第2電動機MG2を空転させてその回転速度NMG2を上昇させた後、前記クラッチCLを係合させることにより前記エンジン12の始動を行うものであるため、前記第2電動機MG2の回転慣性による出力トルクを用いてクランキングを行うことで、バッテリSOCの低下時等、前記第2電動機MG2の出力トルクが制限される場合においても、好適に前記エンジン12の始動を行うことができる。
 前記第2電動機MG2の回転速度NMG2を、前記エンジン12のクランキングに必要な慣性力に対応する規定の回転速度Nboまで上昇させた後、前記クラッチCLを係合させることにより前記エンジン12の始動を行うものであるため、前記第2電動機MG2の回転慣性による出力トルクを用いて実用的な態様でエンジン始動時のクランキングを行うことができる。
 前記第1遊星歯車装置14は、前記第1電動機MG1に連結された第1回転要素としてのサンギヤS1、前記エンジン12に連結された第2回転要素としてのキャリアC1、及び前記出力歯車30に連結された第3回転要素としてのリングギヤR1を備え、前記第2遊星歯車装置16(16′)は、前記第2電動機MG2に連結された第1回転要素としてのサンギヤS2(S2′)、第2回転要素としてのキャリアC2(C2′)、及び第3回転要素としてのリングギヤR2(R2′)を備え、それらキャリアC2(C2′)及びリングギヤR2(R2′)の何れか一方が前記第1遊星歯車装置14のリングギヤR1に連結されたものであり、前記クラッチCLは、前記第1遊星歯車装置14におけるキャリアC1と、前記キャリアC2(C2′)及びリングギヤR2(R2′)のうち前記リングギヤR1に連結されていない方の回転要素とを選択的に係合させるものであり、前記ブレーキBKは、前記キャリアC2(C2′)及びリングギヤR2(R2′)のうち前記リングギヤR1に連結されていない方の回転要素を、非回転部材であるハウジング26に対して選択的に係合させるものであることから、実用的なハイブリッド車両の駆動装置10等において、エンジン12の好適な始動を実現することができる。
 以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
 10、100、110、120、130、140、150、160、170、180:ハイブリッド車両用駆動装置、12:エンジン、14:第1遊星歯車装置(第1差動機構)、16、16′:第2遊星歯車装置(第2差動機構)、18、22:ステータ、20、24:ロータ、26:ハウジング(非回転部材)、28:入力軸、30:出力歯車(出力回転部材)、32:オイルポンプ、40:電子制御装置(駆動制御装置)、42:アクセル開度センサ、44:エンジン回転速度センサ、46:MG1回転速度センサ、48:MG2回転速度センサ、50:出力回転速度センサ、52:MG1温度センサ、53:MG2温度センサ、54:バッテリSOCセンサ、56:エンジン制御装置、58:インバータ、60:油圧制御回路、70:エンジン始動判定部、72:クラッチ係合制御部、74:ブレーキ係合制御部、76:電動機作動制御部、78:MG1フェール判定部、80:トルク制限判定部、82:MG2回転速度判定部、BK:ブレーキ、CL:クラッチ、C1、C2、C2′:キャリア(第2回転要素)、MG1:第1電動機、MG2:第2電動機、OWC:一方向クラッチ、P1、P2、P2′:ピニオンギヤ、R1、R2、R2′:リングギヤ(第3回転要素)、S1、S2、S2′:サンギヤ(第1回転要素)

Claims (6)

  1.  全体として4つの回転要素を有する第1差動機構及び第2差動機構と、該4つの回転要素にそれぞれ連結されたエンジン、第1電動機、第2電動機、及び出力回転部材とを、備え、
     前記4つの回転要素のうちの1つは、前記第1差動機構の回転要素と前記第2差動機構の回転要素とがクラッチを介して選択的に連結され、
     該クラッチによる係合対象となる前記第1差動機構又は前記第2差動機構の回転要素が、非回転部材に対してブレーキを介して選択的に連結される
     ハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
     前記第1電動機及び第2電動機により反力を取る状態において、前記第2電動機の出力トルクにより前記エンジンの始動を行うことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
  2.  前記クラッチを係合させると共に前記ブレーキを解放させ、前記第1電動機及び第2電動機の少なくとも一方の出力トルクにより前記エンジンの始動を行うものである請求項1に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
  3.  前記第1電動機のフェール時には、前記クラッチを係合させると共に前記ブレーキを解放させ、専ら前記第2電動機の出力トルクにより前記エンジンの始動を行うものである請求項1に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
  4.  前記エンジンのクランキングに必要なトルクを前記第1電動機及び第2電動機の何れによっても出力できない場合には、前記第2電動機を空転させてその回転速度を上昇させた後、前記クラッチを係合させることにより前記エンジンの始動を行うものである請求項1に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
  5.  前記第2電動機の回転速度を、前記エンジンのクランキングに必要な慣性力に対応する規定の回転速度まで上昇させた後、前記クラッチを係合させることにより前記エンジンの始動を行うものである請求項4に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
  6.  前記第1差動機構は、前記第1電動機に連結された第1回転要素、前記エンジンに連結された第2回転要素、及び前記出力回転部材に連結された第3回転要素を備えたものであり、
     前記第2差動機構は、前記第2電動機に連結された第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備え、それら第2回転要素及び第3回転要素の何れか一方が前記第1差動機構における第3回転要素に連結されたものであり、
     前記クラッチは、前記第1差動機構における第2回転要素と、前記第2差動機構における第2回転要素及び第3回転要素のうち前記第1差動機構における第3回転要素に連結されていない方の回転要素とを選択的に係合させるものであり、
     前記ブレーキは、前記第2差動機構における第2回転要素及び第3回転要素のうち前記第1差動機構における第3回転要素に連結されていない方の回転要素を、前記非回転部材に対して選択的に係合させるものである
     請求項1から5の何れか1項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
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